О реальной структуре электромагнитного поля и его характеристиках распространения в виде плоских волн. (стр. 2 из 3)
В этой связи рассмотрим волновой пакет плоской линейно поляризованной, например, электрической волны, распространяющейся вдоль оси 0X с компонентами
и 
для системы (3) либо магнитной волны с компонентами 
и 
для системы (4), которые представим комплексными спектральными интегралами. Тогда, например, для уравнений электрического поля (3) указанные интегралы имеют вид: 
и 
, (10)где
и 
- комплексные амплитуды.Подставляя их в уравнения (3a) и (3c), приходим к соотношениям
и 
. Соответствующая подстановка аналогичных (10) интегралов для магнитного поля и в уравнения (4а) и (4c) дает 
и 
. Таким образом, получаем для обеих систем общее для них выражение: 
В конкретном случае среды идеального диэлектрика (
) с учетом формулы 
для обеих систем из 
следует обычное дисперсионное соотношение 
[1], описывающее однородные плоские волны электрического или магнитного полей. При этом связь комплексных амплитуд компонент указанных волновых полей имеет специфический вид: 
и 
.Специфика здесь в том, что при распространении в диэлектрической среде компоненты поля сдвинуты между собой по фазе на π/2. Конечно, математически данный результат тривиален, поскольку компоненты поля ЭМ напряженности и поля векторного потенциала связаны между собой посредством производной по времени (см. соотношения (5c) и (5d)). Однако концептуально с физической точки зрения это неожиданно и требует всестороннего анализа.
Справедливости ради следует сказать, что впервые о возможности реального существования чисто магнитной поперечной волны с двумя ее компонентами
и 
, сдвинутыми при распространении по фазе на π/2, официально в виде приоритета на открытие заявил Докторович еще в 1980 году, и этот факт он с удивительным упорством, достойным лучшего применения, безуспешно пытается донести до других, ссылаясь на приоритет и свою статью по этой теме, везде публикуемую многие годы (например, [7]). Печально, но только Время - высший судья, и именно оно расставит всех и все по своим местам! Будем надеяться, что независимое подтверждение этого научного достижения Докторовича в представленном здесь исследовании будет для него серьезной поддержкой в общении с оппонентами.Соответствующие аналогичные вышеприведенным рассуждения теперь уже для ЭМ поля с компонентами
и 
системы (1) и для поля векторного потенциала с компонентами и 
системы (2) дают окончательно соотношения 
, 
и 
, 
. В итоге для этих двух систем уравнений снова получаем стандартное выражение: 
Для диэлектрической среды (
) дисперсионное соотношение для волновых решений уравнений систем (1) и (2) также будет обычное 
, что описывает режим распространения компонент поля ЭМ напряженности и поля векторного потенциала в виде однородных плоских волн. При этом связь комплексных амплитуд решений системы (1) имеет стандартный вид 
[1] и 
для системы (2), а сами волновые решения описывают волны, компоненты поля которых синфазно распространяются в пространстве. Причем, согласно соотношениям (5c) и (5d), волны поля ЭМ напряженности сдвинуты по фазе на π/2 от волн векторного потенциала, что и приводит к вышеуказанной определенной специфике в поведении компонент полей электрической и магнитной волн.Легко убедиться, что для проводящей среды (
) в асимптотике металлов ( 
) дисперсионное соотношение для всех систем уравнений имеет обычный в таком случае вид 
[1], где 
. Тогда связи комплексных амплитуд запишутся для систем (3) и (4) как 
и 
, а для (1) и (2) 
и 
.Как видим, в данном случае распространение волн всех четырех составляющих реального электромагнитного поля подчиняется теоретически хорошо изученному закону для плоских волн ЭМ поля в металлах [1], когда волновые решения для проводящей среды имеют вид экспоненциально затухающих в пространстве плоских волн со сдвигом фазы между компонентами на π/4.
Таким образом, как представляется, нам удалось провести серьезную концептуальную модернизацию основных воззрений о структуре и свойствах электромагнитного поля в классической электродинамике, где, в частности, показано, что, в Природе нет электрического, магнитного или другой составляющей реального электромагнитного поля с одной полевой компонентой. Структурно эти четыре составляющие принципиально состоят из двух векторных взаимно ортогональных полевых компонент, благодаря которым для конкретной составляющей реализуется объективно необходимый способ ее существования, принципиальная и единственная возможность распространения в виде потока соответствующей физической величины, в случае динамических полей - посредством поперечных волн.
Обобщая полученные результаты, приходим к выводу о том, что совокупность полей, определяемая соотношениями (5), действительно является четырехкомпонентным векторным электромагнитным полем, распространяющимся в пространстве в виде единого волнового процесса, а потому с концептуальной точки зрения разделение реального электромагнитного поля на составляющие его поля в определенной мере условно. Однако с позиций общепринятых физических представлений и практики аналитического описания явлений электромагнетизма разделение этого поля на двухкомпонентные составляющие в виде электрического, магнитного, электромагнитного и векторного потенциала полей однозначно необходимо и, безусловно, удобно, поскольку диктуется объективным существованием конкретных электромагнитных явлений и процессов, реализуемых посредством рассматриваемых двухкомпонентных составляющих. Кстати, по поводу предложенного названия обсуждаемого здесь электродинамического поля. По нашему мнению, очевидно, что серьезных проблем не должно возникнуть, если в перспективе обсуждаемое поле сохранит за собой и традиционное нынешнее название – электромагнитное поле.
Литература:
1. Матвеев А.Н. Электродинамика. М.: Высшая школа, 1980. 383 с.
2. Сидоренков В.В. Обобщение физических представлений о векторных потенциалах в классической электродинамике // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Естественные науки. 2006. № 1. С. 28-37.