媒体のない波というのを想像できません。電磁波とはなんですか？

媒体のない波というのを想像できません。電磁波とはなんですか？
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No.6 ベストアンサー 回答者： d9win 回答日時： 2022/06/20 16:21

パワーボールを内部回転軸と同じ方向に投げる状況が私(d9win)のイメージに似てますかね。

その時、内部回転子に電荷の偏りがあったならば、外部からは電界が振動しながら動いている様に見えるでしょう。しかしながら、その電界は f(x - u’ t)という単純な形に表すことが出来ないように思います。
ただし、ボール自体が光速で移動して、内部回転の振動数νが、その回転半径をrとしてν= c / (2πr)の関係にあれば、波長λ= 2πrの電界波が光速で進行しているように見えるのではないかというのが、私の単純な発想です。

No.5 回答者： d9win 回答日時： 2022/06/20 09:50

#4のd9winです。

私が考えたのは、直進する粒子内部に、一定の速度の周回運動が存在する状況です。

この回答へのお礼

パワーボールみたいな感じですか。

「パワーボールの使い方はとてもシンプルで、手首の回転を使ってパワーボールの中に埋め込まれたボールを回転させることによって、手首と腕の筋肉が鍛えられます」

お礼日時：2022/06/20 10:40

No.4 回答者： d9win 回答日時： 2022/06/20 08:41

ある均一な物体中で何らかの振動f(t)が生ずると、それがどんな形であろうとも一定の速度で四方八方に変位が拡がる。

その速度をuとすれば、位置xでの振動f(t, x)は波動を示し、波動方程式 (∂^2 f/ ∂t^2) - u^2 (∂^2 f/ ∂x^2) = 0を満たす。この方程式には、(x - u t)または(x + u t)を変数とする任意の関数g(x - u t)あるいはh(x - u t)の和が一般解になる。例えば、g(x - u t)は(x - u t)の一意関数であれば、どんなに変化する形であってもよい。その変化は速度uでx方向に媒体中を伝わる。これが波に他ならない。すなわち、ある物体中で何らかの振動が生ずると、それがどんな形であろうともその(媒体)中を四方八方に拡がる。この現象には、通常、波の媒体(すなわち、ある物質)を前提にしている。
一方、その振動が速度u’で特性付けられる調和振動子が存在して、その振動子が速度vでx方向に移動する場合を考えると、媒体が無いのだが、何らかの振動が速度vで移動していると見なし得る｡ しかしながら、この振動は(速度因子がu一ヶである)単純な波動方程式では表し得ないので、波動とは言えない。このため、波動方程式を満たす波動には、均一な媒体が必要のように一見思える。
しかしながら、hνのエネルギーを有する光子は周波数νで光速cで運動する調和振動子といえる。そして、それが光速cで移動している状況はu=cとする波動方程式を満たし得よう。もちろん、光子の移動には媒体を必要としない。真空中を電磁波が進行する状況は、光速cで特性付け等れる振動体である光子が光速cで移動する状況に他ならない。光(電磁波)が媒体を必要としないのは、そのように説明できると考える。
すると、電磁波について、次の疑問が生じる。
(1.) 電磁波(光)は、平面波ではあり得ず、光子と同じ寸法(半径など)を有することになるのではないか?
(2.)光は一方向のみ進行するが、アンテナから放出される電波は球面波で近似できる。同じ電磁波に分類される電波と光は何が違うのだろうか??
私は、(1.)はその通りだろうと考えます｡　(2.)については、いわゆる電波は光子の集合体とは解釈できず、電界と磁界のマックスウェル方程式を満たす一形態で、光子と直接の関係がないように思います。

この回答へのお礼

振動子というのは例えば野球の打球みたいなものでしょうか。打球はぐにゃぐにゃ波打ちながら飛んでいきますが、この場合媒質はボールですが、ボール自体は粒子なのではないでしょうか。振動しながら飛ぶものは波と見なすということでしょうか。

お礼日時：2022/06/20 09:33

No.3 回答者： puyo3155 回答日時： 2022/06/17 21:46

波が起きる条件は簡単です。

媒質は必要ありません。

・　隣り合った場所が、ある量の大きさを揃えようとする性質を持っている。
・　そこに、最小作用の原理を適用すると、必ず波が伝搬する。

ってことです。

空間は、素粒子の数だけ場がある。場は、上記の性質を持っている。なぜ？って聞いても、そうなっているんだからしかたない・・・ってことです。

No.2 回答者： head1192 回答日時： 2022/06/17 19:47

電場と磁場を媒介とする波。

電気は電場を生み磁場を誘導する。
磁気は磁場を生み電場を誘導する。
その相互作用が電磁場でありそれが空間を伝播するのが電磁波と言われる。

上記のモデルを満たすため我々の時空は
「電場と磁場の存在を許す性質がある」
と規定される。

No.1 回答者： Hikaru99 回答日時： 2022/06/17 14:34

電界と磁界が繰り返し発生しながら伝わっていくのが電磁波です。

電磁波とは何か
https://opticaltale.blogspot.com/2020/11/blog-po …

この回答へのお礼

なるほど。

お礼日時：2022/06/17 16:37