Voisiko joku selittää ilman yliopistomatematiikkaa miten noista yhtälöistä on johdettu valon nopeus?
Maxwellin yhtälöt
Anonyymi
6
188
Vastaukset
Tuskin. Jotkut asiat ovat yksinkertaisesti liian monimutkaisia selitettäväksi "parilla sanalla".
- Anonyymi
Maxwellin yhtälöt ovat toisen asteen osittaisdifferentiaaliyhtälöitä, joissa käsitellään vektoreita. Jotta niistä voisi jotakin ymmärtää niin pitäisi ymmärtää käsitteet
- derivointi
- differentiaaliyhtälö
- osittaisdifferentiaaliyhtälö
- vektori
- vektoreiden pistetulo ja ristitulo
- vektoridifferentiaalilaskentaa eli operaattori "nabla" ja "nablatoiseen" eli Laplacen operaattori.
Muutamalla sanalla noita ei todellakaan kuvailla. Ota tavoitteeksesi osata vektoridifferentiaalilaskennan peruskurssin asiat ja opiskele kaikki siihen tarvittava matemaattinen esitieto (ekan vuoden kursseja yliopistossa) niin sinulla on Maxwellin yhtälöiden käsittelyyn tarvittavat työkalut.
Mihin tarvitset Maxwellin yhtälöitä? Valon nopeus ei putkahda niistä esille vaan se tulee mukaan suhteellisuusteoriasta. Maxwellin yhtälöt ovat makroskooppista maailmaa kuvaava esitys siitä samasta, mikä mikrotasolla käsitellään kvanttielektrodynamiikassa (QED). Sielläkin valon nopeus tulee teoriaan ulkopuolisena tietona eikä sitä päätellä tai lasketa mistään ab initio. - Anonyymi
Riittää ymmärtää, että valon nopeus on mitattu "vakio". Ei sitä voi oikein johtaa mistään.
- Anonyymi
Juuri näin. Vaikka monet mitatut asiat ovat johdettavissa jostakin teoriasta niin valon nopeutta ei ainakaan tällä hetkellä voi johtaa mistään teoriasta vaan se on havaintoihin perustuva vakio. Sen arvo on mittausten perusteella aikanaan kiinnitetty 299792.548 km/s ja yhdessä sekunnin mitatun kestoajan avulla valon nopeus määrittää SI-yksiköissä metrin pituuden.
Sähkömagnetiikan yhtälöissä valon nopeus määrittyy tyhjiön permittiivisyyden epsilon_nolla εₒ ja tyhjiön permeabiliteetin myy_nolla µₒ kautta. Kun tyhjiön permeabiliteetti myynolla ei ole mitattu arvo vaan sovittu
µₒ = 4π × 10⁻⁷ H/m
eli se siis on tarkasti määritelty niin valon nopeus kiinnittää tyhjiön permittiivisyyden
εₒ = 8.854187817...×10⁻¹² F⋅m⁻¹
Valon mitattu ja myöhemmin sovittu nopeus siis määrittää tyhjiön permittiivisyyden eikä päinvastoin. - Anonyymi
Anonyymi kirjoitti:
Juuri näin. Vaikka monet mitatut asiat ovat johdettavissa jostakin teoriasta niin valon nopeutta ei ainakaan tällä hetkellä voi johtaa mistään teoriasta vaan se on havaintoihin perustuva vakio. Sen arvo on mittausten perusteella aikanaan kiinnitetty 299792.548 km/s ja yhdessä sekunnin mitatun kestoajan avulla valon nopeus määrittää SI-yksiköissä metrin pituuden.
Sähkömagnetiikan yhtälöissä valon nopeus määrittyy tyhjiön permittiivisyyden epsilon_nolla εₒ ja tyhjiön permeabiliteetin myy_nolla µₒ kautta. Kun tyhjiön permeabiliteetti myynolla ei ole mitattu arvo vaan sovittu
µₒ = 4π × 10⁻⁷ H/m
eli se siis on tarkasti määritelty niin valon nopeus kiinnittää tyhjiön permittiivisyyden
εₒ = 8.854187817...×10⁻¹² F⋅m⁻¹
Valon mitattu ja myöhemmin sovittu nopeus siis määrittää tyhjiön permittiivisyyden eikä päinvastoin.Korjaus edelliseen: Valon nopeus siis 299792.458 km/s eli toiseksi ja kolmanneksi viimeinen luku vaihtaneet paikkaa keskenään...
- Anonyymi
No yritetään: Maxwellin yhtälöt kuvaavat sähkökenttää ja magneettikenttää. Ne saa muokattua muotoon, jolle tiedetään fysiikassa vastaavuuksia jo muualta eli aaltoyhtälöiksi. Ne ovat toisen asteen differentiaaliyhtälöitä mutta niiden ratkaisut tunnetaan hyvin. Siispä vertaamalla yhtälöitä toisiinsa saadaan kaivettua aaltorintaman etenemisnopeus esiin yhtälöistä ja sen arvoksi tulee laskettua c. Seuraava vaihe sitten on todistaa, että tämä muokkaus on 'laillinen' - eli pitää löytää radioaallot.
Maxwellin yhtälöt antavat vastauksena kaikki yhtälöt, joille sähkömagneettinen aaltoyhtälö pätee. Ne ovat geneerinen kuvaus sähkömagneettisesta aallon käyttäytymisestä eri tilanteissa ja materiaaleissa. Niiden avulla voi siis tarkistaa, onko jokin 'arvaus' oikean muotoinen. Ongelma on siinä, että ratkaisuja joudutaan yleensä etsimään jollekin muulle, kuin pistemäisen kappaleen säteilylle - joka on jo sinänsä kohtuullisen monimutkainen rakenne: 3-ulotteinen vektorikenttä, jolla on sähköinen ja magneettinen komponentti joka pisteessä ja joka on lisäksi ajasta riippuvainen - aalto siis etenee.
Ketjusta on poistettu 0 sääntöjenvastaista viestiä.
Luetuimmat keskustelut
Riikan perintö: ennätysvelka, ennätystyöttömyys ja ennätysverotus
Tavallisen keskituloisen suomalaisen verotus on kireintä vuosikymmeniin, ja ensi vuonna palkansaajien käteen jää vieläki732813Sannalta jälleen fiksu lausunto johtamisesta
"I used to think the best argument would win – but real leadership means listening, understanding where people come from752348Riikka se runnoo työttömyyttä lisää
Menkää töihin! "15–74-vuotiaiden työttömyysasteen trendiluku oli lokakuussa 10,3 prosenttia. Työttömiä oli yhteensä 276752198Riikka Purra on ihana, jämpti
Hän yrittää saada Suomen taas kuntoon. Sanoo asiat suoraan, eikä piiloudu kapulakielen taakse. Riikan kaltaisia päättä32095Mies, näen sinua hetken
ja olet mielessä ikuisuuden. Toisia näen ikuisuuden ja he eivät jää mieleen hetkeksikään. Muistan jokaisen kohtaamisen51524Sorsa: kuvaputki - Lipponen: kaasuputki - Marin: ryppyputki
Nuo kolme demaria ovat poikkeuksia Suomen poliittisessa historiassa. Ovat ainoita, jotka ovat kyenneet nostamaan puolue101449- 831227
Taas alkoi soidinmenot.
Ja historia toistaa itseään. Myönnän, että on varmasti semmoinen, mikä sinulle sopii. Innokas ja päällekäyvä eikä tuppis81090- 691087
No miten meni?
Onko voittaja olo? Tunnetko onnistumisen riemua? Vastasiko lopputulos odotuksia? Kauaksi ajettu 😘1191034