by Σωματίδιο σε Ηλεκτρομαγνητικό Κύμα
Στο σχήμα φαίνεται ένα ηλεκτρομαγνητικό κύμα που διαδίδεται στο κενό, με ταχύτητα μέτρου c (η ταχύτητα του φωτός στο κενό), συνεχώς προς την ίδια κατεύθυνση. Στην ίδια περιοχή κινείται ένα θετικά ηλεκτρισμένο σωματίδιο μάζας m. Ορισμένη χρονική στιγμή η ταχύτητά του έχει μέτρο υ και η κατεύθυνσή της συμπίπτει με την κατεύθυνση διάδοσης του κύματος. Ισχύει: υ < c.
(α) To σωματίδιο θα εκτραπεί προς την κατεύθυνση του ηλεκτρικού πεδίου
(β) Το σωματίδιο θα εκτραπεί αντίθετα από την κατεύθυνση του ηλεκτρικού πεδίου.
(γ) Το σωματίδιο θα εκτραπεί προς την κατεύθυνση του μαγνητικού πεδίου.
(δ) Το σωματίδιο δεν θα εκτραπεί και θα συνεχίσει να κινείται με σταθερή ταχύτητα.
Να επιλέξετε τη σωστή απάντηση και να δικαιολογήσετε την επιλογή σας.
Υπόδειξη: Να προσδιορίσετε τις δυνάμεις που ασκούνται στο σωματίδιο και να συγκρίνετε τα μέτρα τους. Να λάβετε υπόψη σας τη σχέση μεταξύ του μέτρου της έντασης του ηλεκτρικού πεδίου και του μέτρου της έντασης του μαγνητικού πεδίου ενός ηλεκτρομαγνητικού κύματος (Σχολικό Βιβλίο, σελ. 55, Ενότητα 2.6).
Σημείωση για τους διδάσκοντες: Η συνθήκη για να κινηθεί το σωματίδιο χωρίς εκτροπή είναι: Ε/Β = υ. Άρα στην υποθετική περίπτωση όπου υ = c, επειδή στο ηλεκτρομαγνητικό κύμα ισχύει Ε/Β = c, το ηλεκτρομαγνητικό κύμα δεν θα ασκούσε δύναμη στο σωματίδιο. Πρόκειται για υποθετικό ενδεχόμενο διότι, όπως προκύπτει από την Ειδική Θεωρία της Σχετικότητας, ένα σωματίδιο με μάζα ηρεμίας διαφορετική από το μηδέν, δεν μπορεί να κινηθεί με την ταχύτητα του φωτός.
Καλημέρα Ανδρέα. Είναι ένα πολύ ενδιαφέρον Β θέμα! Βοηθάει πολύ στην κατανόηση της κατεύθυνσης των δυνάμεων του ΗΠ και του ΜΠ σε συνδυασμό με την εξίσωση Ε/Β=c. Η απάντηση όμως εξαρτάται από το είδος του ηλεκτρικού φορτίου του σωματιδίου,αν δεν απατωμαι.
Ωχ ξέχασα ότι είναι θετικά φορτισμένο. Το διόρθωσα. Γιώργο σ’ ευχαριστώ.