為什麼光只有橫波,沒有縱波

時間 2021-05-07 02:00:16

1樓:那個誰

時空無限,認知眼界的問題,正所謂「井蛙不可以語於海者,拘於虛也;夏蟲不可以語於冰者,篤於時也;曲士不可以語於道者,束於教也」。

2樓:半緣山

高大上的科學早已被我遺忘多年,但是又好想扯幾句猜測,題主看看就好了,不必認真:機械波是在介質中傳播的,也就是能量與介質共同作用完成了能量的傳播,而電磁波是靠電場與磁場的交替激勵傳播的,不需要介質……不過想想好像在微觀層面上還是解釋不到位,就這樣罷,坐等大神

3樓:劉尚

補充一點量子層面的理解,如果有錯誤懇請指正。

光子沒有縱波(換句話說螺旋度只有正負1兩種狀態)和光子質量為零這一點有很大關係。其原因,如果說的形式化一點,大概是:洛倫茲群(實際上是其二重複疊群)對於有質量和無質量單粒子態具有不同的表示。

對於有質量的粒子來說,自旋+1、-1和0是屬於同乙個不可約表示的,也就是說假如有乙個單粒子態其自旋為+1,那麼存在乙個洛倫茲變換(或者說存在另乙個參照系)使其自旋變為0或者-1。但是對於無質量粒子情況則完全不同——每一種螺旋度自己是乙個不可約表示,也就是說無論怎麼做洛倫茲變換它的螺旋度都是不會變的。

這些內容在直觀上也可以很容易理解:對於乙個有質量粒子,我們可以先取乙個參照系讓它靜止下來,然後我們可以通過純轉動使其自旋指向任意乙個方向。但是對於無質量粒子,它總是以光速來運動的,所以不存在乙個使其靜止的參照系能讓我們實施類似的操作。

綜上所述,對於無質量粒子,不同螺旋度的態是「分離的」,我們完全可以把他們看作是不同的粒子。我們所稱的光子,實際上包含了螺旋度+1和-1這兩個狀態。乙個更極端的例子是標準模型中的中微子,它只有左手螺旋度這一種狀態。

4樓:

看來你沒算過波導管中的振動模式,是可以有縱波的。

如果你是指自由傳播的光波,那和規範對稱性有關。在經典的層面上,滿足規範對稱性的拉氏量推出了maxwell方程組告訴了你光波自由傳播的波動方程,從而你能解出只能是橫波。在量子層面上,光子的縱向極化不會有任何可觀測物理效應被規範對稱性所保證。

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