equação Graceli dimensional relativista tensorial quântica de campos [ / IFF ] G* = / G / .= / G = [DR] = .= + + G* = = [ ] ω , , / T] / c [ [x,t] ] = |
//////
| Teoria | Interação | mediador | Magnitude relativa | Comportamento | Faixa |
|---|---|---|---|---|---|
| Cromodinâmica | Força nuclear forte | Glúon | 1041 | 1/r7 | 1,4 × 10-15 m |
| Eletrodinâmica | Força eletromagnética | Fóton | 1039 | 1/r2 | infinito |
| Flavordinâmica | Força nuclear fraca | Bósons W e Z | 1029 | 1/r5 até 1/r7 | 10-18 m |
| Geometrodinâmica | Força gravitacional | gráviton | 10 | 1/r2 | infinito |
G* = OPERADOR DE DIMENSÕES DE GRACELI.
DIMENSÕES DE GRACELI SÃO TODA FORMA DE TENSORES, ESTRUTURAS, ENERGIAS, ACOPLAMENTOS, , INTERAÇÕES E CAMPOS, DISTRIBUIÇÕES ELETRÔNICAS, ESTADOS FÍSICOS, ESTADOS QUÂNTICOS, ESTADOS FÍSICOS DE ENERGIAS DE GRACELI, E OUTROS.
O efeito Kerr é um fenômeno que descreve a capacidade dos materiais para refratar ondas luminosas, que vibram em duas direções, quando está sobre efeito de um campo elétrico, descoberto em 1875 pelo físico e teólogo britânico escocês John Kerr.[1][2] Este efeito é devido certas moléculas possuírem dipolos elétricos, que tendem ser orientados pela aplicação do campo.[2]
O efeito Kerr ou efeito electro-óptico quadrático, é uma mudança no índice de refração que ocorre em todos os materiais em resposta à intensidade de um campo eléctrico. Certos líquidos apresentam um efeito maior. Este é distinto do Efeito Pockels, no qual a mudança de índice é diretamente proporcional ao quadrado do campo eléctrico, ao invés de proporcional à magnitude do campo.
O efeito Kerr electro-óptico ou efeito Kerr CC, é quando o campo elétrico tem uma lenta variação temporal após um campo externo aplicado, por exemplo, um par de eletrodos em volta do material fornecendo uma diferença de potencial. Este é usado nas "células de Kerr", as quais, em associação com polarizadores serve para modular a intensidade da luz para aplicações em telecomunicação.
O efeito Kerr óptico ou efeito Kerr CA, é o caso especial no qual o campo elétrico é devido à própria luz, e somente se manifesta com raios de intensidade muito alta tais como aqueles oriundos de um laser. O quadrado do campo elétrico produz um índice de refração lentamente variável o qual então age sobre a própria luz. Esta dependência da intensidade é responsável pelos efeitos ópticos não lineares da auto-focalização e da auto modulação de fase, e esta é a base para lentes de Kerr travadas por modulação.
Teoria
Efeito Kerr CC
Para um material não linear, o campo de polarização elétrica P dependerá do campo elétrico E:
equação Graceli dimensional relativista tensorial quântica de campos [ / IFF ] G* = / G / .= / G = [DR] = .= + + G* = = [ ] ω , , / T] / c [ [x,t] ] = |
//////
onde ε0 é a permissividade no vácuo e χ(n) é o componente de n-ésima ordem do campo da susceptibilidade elétrica do meio. Para um meio linear, somente o primeiro termo desta equação é relevante e a polarização varia linearmente com o campo elétrico.
Para materiais exibindo um efeito Kerr não desprezível, o terceiro termo , χ(3) é relevante. Considere o campo elétrico líquido E produzido por uma onda luminosa de freqüência ω associado com um campo elétrico externo E0:
equação Graceli dimensional relativista tensorial quântica de campos [ / IFF ] G* = / G / .= / G = [DR] = .= + + G* = = [ ] ω , , / T] / c [ [x,t] ] = |
//////
onde Eω é a amplitude vetorial da onda.
Combinando-se estas duas equações produz-se uma expressão complexa para P. Para o efeito Kerr CC, pode-se desprezar todos os termos exceto os termos linear e aqueles em :
equação Graceli dimensional relativista tensorial quântica de campos [ / IFF ] G* = / G / .= / G = [DR] = .= + + G* = = [ ] ω , , / T] / c [ [x,t] ] = |
//////
a qual é similar à relação linear entre polarização e o campo elétrico de uma onda, com um termo de susceptibilidade adicional não-linear proporcional ao quadrado da amplitude do campo elétrico.
Para um meio não simétrico (p.ex. líquidos), esta mudança induzida de susceptibilidade produz uma mudança de índice de refração na direção do campo elétrico:
equação Graceli dimensional relativista tensorial quântica de campos [ / IFF ] G* = / G / .= / G = [DR] = .= + + G* = = [ ] ω , , / T] / c [ [x,t] ] = |
//////
onde λ0 é o comprimento de onda do vácuo e K é a constante de Kerr para o meio. O campo aplicado induz birrefringencia no meio na direção do campo. Uma célula de Kerr com um campo aplicado transversal pode portanto actuar como uma placa de onda chaveável, girando o plano de polarização de uma onda que a atravessa. Em uma combinação com polarizadores, pode ser usado como um obturador (“shutter”) ou um modulador.
Os valores de K dependem do meio e são cerca de 9.4×10-14 m V-2 para a água, e 4.4×10-12 m V-2 para o nitrobenzeno.
Para cristais, a susceptibilidade do meio em geral deve ser um tensor, e o efeito Kerr produz uma modificação neste tensor.
Efeito Kerr CA
No efeito Kerr óptico (ou efeito Kerr CA), um raio intenso de luz em um meio pode prover a si mesmo o campo elétrico modulante, sem a necessidade de um campo elétrico externo a ser aplicado. Neste caso, o campo elétrico é dado por:
equação Graceli dimensional relativista tensorial quântica de campos [ / IFF ] G* = / G / .= / G = [DR] = .= + + G* = = [ ] ω , , / T] / c [ [x,t] ] = |
//////
onde Eω é a amplitude da onda, como antes.
Combinando esta com a equação da polarização, e tomando somente termos lineares e aqueles em χ(3)|Eω|3:
equação Graceli dimensional relativista tensorial quântica de campos [ / IFF ] G* = / G / .= / G = [DR] = .= + + G* = = [ ] ω , , / T] / c [ [x,t] ] = |
//////
Como antes, esta se assemelha à susceptibilidade linear com um termo não-linear adicional:
equação Graceli dimensional relativista tensorial quântica de campos [ / IFF ] G* = / G / .= / G = [DR] = .= + + G* = = [ ] ω , , / T] / c [ [x,t] ] = |
//////
e desde que:
equação Graceli dimensional relativista tensorial quântica de campos [ / IFF ] G* = / G / .= / G = [DR] = .= + + G* = = [ ] ω , , / T] / c [ [x,t] ] = |
//////
onde n0=(1+χLIN)1/2 é o índice de refração linear. Usando uma Série de Taylor já que χNL << n02, esta dá um índice de refração dependente da intensidade (IRDI; em Inglês IDRI) de:
equação Graceli dimensional relativista tensorial quântica de campos [ / IFF ] G* = / G / .= / G = [DR] = .= + + G* = = [ ] ω , , / T] / c [ [x,t] ] = |
//////
onde n2 é o índice de refração de segunda ordem não linear, e I é a intensidade da onda. A mudança do índice de refração é portanto proporcional à intensidade da luz atravessando o meio.
Os valores de n2 são relativamente pequenos para a maioria de materiais, da ordem de 10-20 m2 W-1 para vidros típicos. Portanto as intensidades do raio (radiâncias) da ordem de 1 GW cm-2 (tais como as produzidas por lasers) são necessárias para produzir variações significativas no índice de refração via o efeito Kerr CA.
O efeito Kerr óptico se manifesta temporalmente como uma auto modulação de fase, um deslocamento de fase e freqüência auto-induzido de um pulso de luz ao atravessar o meio. Este processo, junto com a dispersão, pode produzir solitons (solitões em Portugal) ópticos.
Espacialmente, um raio intenso de luz em um meio produzirá uma mudança no índice de refração do meio que mimetiza o padrão de intensidade tranversa do raio. Por exemplo, um raio gaussiano resulta em um perfil de índice gaussiano, similar ao de uma lente de gradiente de índice. Isto determina o raio a focalizar a si mesmo, um fenômeno conhecido como autofocalização.
A tensão elétrica de Planck é a unidade de tensão elétrica, notada por VP, no sistema de unidades naturais conhecido como unidades de Planck.
- 1.04295 × 1027 V
equação Graceli dimensional relativista tensorial quântica de campos [ / IFF ] G* = / G / .= / G = [DR] = .= + + G* = = [ ] ω , , / T] / c [ [x,t] ] = |
//////
onde
é a carga de Planck
é a velocidade da luz no vácuo
Em eletromagnetismo e em geometria diferencial, o tensor eletromagnético ou tensor campo eletromagnético (às vezes chamado de tensor de Faraday ou bivector de Maxwell) é um objeto matemático que descreve o campo eletromagnético de um sistema físico. O tensor de campo foi usado pela primeira vez após a formulação do tensor quadridimensional da relatividade especial e foi introduzido por Hermann Minkowski. O tensor permite que algumas leis físicas possam ser escritas de uma forma muito concisa.
Definição
O tensor electromagnético, convencionalmente marcado F, é definido como a derivada exterior do quadripotencial eletromagnético, A, um diferencial de forma 1:[1][2]
Na física relativística, o tensor eletromagnético tensão–energia é a contribuição para o tensor tensão–energia devido ao campo eletromagnético.[1] O tensor tensão–energia descreve o fluxo de energia e momento no espaço-tempo. O tensor eletromagnético de tensão–energia contém o negativo do tensor de tensão de Maxwell clássico que governa as interações eletromagnéticas.
Definição
Unidades do S.I.
No espaço livre e no espaço-tempo plano, o tensor eletromagnético tensão–energia em unidades do S.I. é:<refname="WheelerEtAl"/>
equação Graceli dimensional relativista tensorial quântica de campos
[ / IFF ] G* = / G / .= /
G = [DR] = .= +
+ G* = = [ ] ω , , / T] / c [ [x,t] ] =
//////
onde é o tensor eletromagnético e onde é o tensor métrico de Minkowski [en] de assinatura métrica (− + + +). Ao usar a métrica com assinatura (+ − − −), a expressão à direita do sinal de igual terá sinal oposto.
Explicitamente em forma de matriz:
equação Graceli dimensional relativista tensorial quântica de campos
[ / IFF ] G* = / G / .= /
G = [DR] = .= +
+ G* = = [ ] ω , , / T] / c [ [x,t] ] =
//////
onde
é o vetor de Poynting,
equação Graceli dimensional relativista tensorial quântica de campos
[ / IFF ] G* = / G / .= /
G = [DR] = .= +
+ G* = = [ ] ω , , / T] / c [ [x,t] ] =
//////
é o tensor de tensão de Maxwell e c é a velocidade da luz. Assim, é expresso e medido em unidades de pressão do S.I. (pascal).
Convenções de unidades C.G.S.
A permissividade do espaço livre e a permeabilidade do espaço livre em unidades
equação Graceli dimensional relativista tensorial quântica de campos
[ / IFF ] G* = / G / .= /
G = [DR] = .= +
+ G* = = [ ] ω , , / T] / c [ [x,t] ] =
//////
então:
equação Graceli dimensional relativista tensorial quântica de campos
[ / IFF ] G* = / G / .= /
G = [DR] = .= +
+ G* = = [ ] ω , , / T] / c [ [x,t] ] =
//////
e na forma de matriz explícita:
onde o vetor de Poynting se torna:
equação Graceli dimensional relativista tensorial quântica de campos
[ / IFF ] G* = / G / .= /
G = [DR] = .= +
+ G* = = [ ] ω , , / T] / c [ [x,t] ] =
//////
O tensor tensão-energia para um campo eletromagnético em um meio dielétrico é menos bem compreendido e é o assunto da controvérsia não resolvida de Abraham – Minkowski.[2]
O elemento do tensor tensão-energia representa o fluxo do μ-ésimo componente do quadrimomento do campo eletromagnético, , passando por um hiperplano ( é constante ). Representa a contribuição do eletromagnetismo para a fonte do campo gravitacional (curvatura do espaço-tempo) na relatividade geral.
Propriedades algébricas
O tensor eletromagnético tensão-energia tem várias propriedades algébricas:
//////É um tensor simétrico:equação Graceli dimensional relativista tensorial quântica de campos
[ / IFF ] G* = / G / .= /
G = [DR] = .= +
+ G* = = [ ] ω , , / T] / c [ [x,t] ] =
- O tensor não tem traços:
equação Graceli dimensional relativista tensorial quântica de campos
[ / IFF ] G* = / G / .= /
G = [DR] = .= +
+ G* = = [ ] ω , , / T] / c [ [x,t] ] =
//////
ProvaUsando a forma explícita do tensor,
Baixando os índices e usando o fato de que
Então, usando
,
Observe que no primeiro termo, μ e α e apenas índices fictícios, então os renomeamos como α e β, respectivamente.
A simetria do tensor é como para um tensor tensão–energia geral na relatividade geral. O traço do tensor energia–momento é um escalar de Lorentz; o campo eletromagnético (e em particular as ondas eletromagnéticas) não tem escala de energia invariante de Lorentz, então seu tensor de energia-momento deve ter um traço de fuga. Essa ausência de traços eventualmente se relaciona com a falta de massa do fóton.[3]
Leis de conservação
Ver artigo principal: Leis de conservaçãoO tensor eletromagnético tensão–energia permite uma maneira compacta de escrever as leis de conservação de energia e de momento linear no eletromagnetismo. A divergência do tensor tensão–energia é:
equação Graceli dimensional relativista tensorial quântica de campos
[ / IFF ] G* = / G / .= /
G = [DR] = .= +
+ G* = = [ ] ω , , / T] / c [ [x,t] ] =
//////
onde é a força de Lorentz (4D) por unidade de volume na matéria.
Esta equação é equivalente às seguintes leis de conservação 3D
equação Graceli dimensional relativista tensorial quântica de campos
[ / IFF ] G* = / G / .= /
G = [DR] = .= +
+ G* = = [ ] ω , , / T] / c [ [x,t] ] =
//////
descrevendo respectivamente o fluxo de densidade de energia eletromagnética
equação Graceli dimensional relativista tensorial quântica de campos
[ / IFF ] G* = / G / .= /
G = [DR] = .= +
+ G* = = [ ] ω , , / T] / c [ [x,t] ] =
//////
e densidade de momento eletromagnético
equação Graceli dimensional relativista tensorial quântica de campos
[ / IFF ] G* = / G / .= /
G = [DR] = .= +
+ G* = = [ ] ω , , / T] / c [ [x,t] ] =
//////
onde J é a densidade de corrente elétrica, ρ a densidade de carga elétrica e é a densidade de força de Lorentz.
////// gaussianas [en] c.g.s. são:
A teoria do absorvedor de Wheeler e Feynman, também chamada teoria time-symmetric, teoria do meio absorvente[1] ou teoria de ação à distância de Wheeler e Feynman,[2]cujos criadores foram os físicos Richard Feynman e John Archibald Wheeler, é uma interpretação da eletrodinâmica que parte da ideia de que uma solução para as equações de campo eletromagnético tem que ser simétrica em relação ao inverso do tempo, tal como as próprias equações de campo. A razão disso é principalmente a importância da simetria T na Física. De fato não há razão aparente para que tal simetria deva ser quebrada e, portanto, uma direção do tempo não tem privilégios em relação à outra. Assim, uma teoria que respeite essa simetria parece mais elegante do que teorias em que se tem que eleger arbitrariamente uma direção do tempo como preferida em relação às demais.
Outra ideia-chave reminiscente do princípio de Mach e atribuída a Hugo Tetrode é a de que partículas elementares atuam sobre outras partículas elementares, que não elas próprias. Isso imediatamente remove o problema das autoenergias.
Resolução de problema de causalidade
T.C. Scott e R.A. Moore demonstraram que a aparente falta de causalidade, causada pela presença de avançado potenciaus de Liénard-Wiechert na sua formulação original pode ser removido através da fusão a sua teoria dentro de uma formulação totalmente relativista eletrodinâmica muitos de corpo, em termos de potenciais retardados apenas sem as complicações de a parte de absorção da teoria.[3][4] Se considerarmos a Lagrangiana agindo sobre a partícula um dos campos de tempo simétricos gerados pela partícula 2, temos:
equação Graceli dimensional relativista tensorial quântica de campos
[ / IFF ] G* = / G / .= /
G = [DR] = .= +
+ G* = = [ ] ω , , / T] / c [ [x,t] ] =
//////
onde é a energia cinética relativística funcional de partícula i, e, e são, respectivamente, os potenciais retardados e avançado de Liénard-Wiechertagindo em partícula j dos campos eletromagnéticos gerados por partícula relativista i. Por outro lado, a lagrangiana correspondente para partícula 2 fez sinal por partícula 1 é:
equação Graceli dimensional relativista tensorial quântica de campos
[ / IFF ] G* = / G / .= /
G = [DR] = .= +
+ G* = = [ ] ω , , / T] / c [ [x,t] ] =
//////
Foi inicialmente demonstrado com matemática experimental através de matemática simbólica[5] e em seguida demonstrado matematicamente[6] de que a diferença entre um potencial retardado de partícula i agir sobre partícula j, e o potencial avançado de j partícula agindo sobre a partícula i é simplesmente um tempo total derivado :
equação Graceli dimensional relativista tensorial quântica de campos
[ / IFF ] G* = / G / .= /
G = [DR] = .= +
+ G* = = [ ] ω , , / T] / c [ [x,t] ] =
//////
ou uma "divergência", como é chamado no cálculo das variações , porque em nada contribui para as equações de Euler-Lagrange. Assim, através da adição da quantidade adequada de derivados de tempo total para estes lagrangianas, os potenciais avançados podem ser eliminados. O Lagrangeano para o problema dos N-Corpos é, portanto:
equação Graceli dimensional relativista tensorial quântica de campos
[ / IFF ] G* = / G / .= /
G = [DR] = .= +
+ G* = = [ ] ω , , / T] / c [ [x,t] ] =
//////
em que os potenciais avançados não fazem nenhuma aparência. Além disso, esta apresenta simetria Lagrangiana partícula-partícula.[3] Para este Lagrangiana gerará exactamente as mesmas equações do movimento de e e, conseqüentemente, a física do problema é preservada. Assim, do ponto de vista de um observador do lado de fora da visualização relativista problema n-corpo , tudo é causal. No entanto, se isolar as forças que atuam sobre um corpo particular, o potencial avançado faz a sua aparição. Esta reformulação do problema vem com um preço: o N-corpo Lagrangiana depende de todas as derivadas temporais das curvas traçadas por todas as partículas ou seja, o Lagrangiano é a ordem infinita. No entanto, sob simetria troca de partículas totais e Generalized Momenta (resultante da definição de uma ordem de Lagrange infinito) são conservados. O recurso que pode parecer uma não-local é que o princípio de Hamilton é aplicada a um sistema de muitas partículas relativista como um todo, mas isso é o máximo que se pode ir com a teoria clássica (não da mecânica quântica). No entanto, muito progresso foi feito em examinar a questão não resolvida da quantização da teoria.[7][8][9] As soluções numéricas para o problema clássico também foram encontradas.[10] Note também que esta formulação recupera a lagrangiana de Darwin de que a equação Breit foi originalmente derivada, mas sem os termos dissipativos. [4] Isso garante acordo com a teoria ea experiência até, mas não incluindo o desvio de Lamb. Uma vantagem importante de sua abordagem é a formulação de uma canônica impulso generalizado totalmente preservado, tal como apresentado em artigo de revisão abrangente à luz do paradoxo EPR.[11]
Sempre que temos uma partícula carregada em uma órbita limitada numa região finita do espaço em que atua um campo de forças centrais, a adição de um campo magnético fraco produz um movimento de precessão sobreposto ao movimento inicial da partícula carregada (B = 0).
Demonstração
Demonstra-se o teorema de Larmor considerando-se a descrição do movimento de uma partícula carregada em um campo central e um campo magnético em relação a um sistema de coordenadas que gira a uma velocidade angular constante. As fórmulas para a velocidade e aceleração num sistema em rotação levam a
- ,
equação Graceli dimensional relativista tensorial quântica de campos
[ / IFF ] G* = / G / .= /
G = [DR] = .= +
+ G* = = [ ] ω , , / T] / c [ [x,t] ] =
//////
onde v e a são, respectivamente, a velocidade e a aceleração da partícula em relação ao sistema de coordenadas em rotação (grandezas vetoriais) e o x refere-se ao produto vetorial ou externo. Fazendo algumas manipulações algébricas, chega-se a
equação Graceli dimensional relativista tensorial quântica de campos
[ / IFF ] G* = / G / .= /
G = [DR] = .= +
+ G* = = [ ] ω , , / T] / c [ [x,t] ] =
//////
.
Em campos magnéticos fracos, o termo B² é desprezível; assim, temos a equação aproximada do movimento:
equação Graceli dimensional relativista tensorial quântica de campos
[ / IFF ] G* = / G / .= /
G = [DR] = .= +
+ G* = = [ ] ω , , / T] / c [ [x,t] ] =
//////
Assim, numa primeira aproximação, o movimento de uma partícula na presença de um campo magnético tem a mesma órbita que sem o campo magnético, mas com uma precessão a uma velocidade angular -wLk.
Nota: wL é a freqüência angular de Larmor, r é o vetor unitário que representa a direção radial utilizada em coordenadas cilíndricas, esféricas e outras, e é a carga da partícula, e k é o vetor unitário na direção do eixo z.
equação Graceli dimensional relativista tensorial quântica de campos [ / IFF ] G* = / G / .= / G = [DR] = .= + + G* = = [ ] ω , , / T] / c [ [x,t] ] = |
//////
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