Är luften verkligen ett medium för ljudvågor, eftersom själva den rörliga luften är ljudvågen? Precis samma som EM-fältet är inte ett medium för fotoner eftersom det (kvantiserade) fältet är fotonerna. Eller är det fortfarande en skillnad?

Alla vågor har en 'vågpartikel-dualitet'. Även vågor som sprider sig genom ett medium har vågpartikeldualt.

Ljus är en våg i det elektromagnetiska fältet. Ljus är dock också tillverkat av en ström av partiklar som kallas fotoner.

Fotonerna är en manifestation av det elektromagnetiska fältet. Några av fotonens egenskaper bestäms av egenskaperna hos den elektromagnetiska vågen. Till exempel måste signalhastigheten för en ljusvåg vara lika med hastigheten för dess motsvarande fotoner.

Ljud är en stressvåg i ett materialmedium. Ljudet som vi hör är till exempel en våg som överförs genom luften. Ljud är dock också av en ström av partiklar som kallas fononer.

Kontinuummaterialets mekanik är inte lika känd för allmänheten som egenskaperna hos ett elektromagnetiskt fält. Detta kan bero på att det elektromagnetiska fältet på vissa sätt är mer grundläggande än kontinuummaterialets mekanik. Så jag kommer att granska några av vad jag vet om mekaniken för kontinuumaterial i jämförelse med det elektromagnetiska fältet.

Töjning och spänning i ett kontinuerligt material är analoga med förskjutning och kraft på en partikel. Stam kännetecknar förändringar i materialets massdensitet, så det är analogt med förskjutning. Stam kännetecknar förändringar i trycket i ett material, så det är analogt med kraft.

Fononerna är manifestationer av stressfältet i mediet. Några av fononens egenskaper bestäms av egenskaperna hos stressvåg. Exempelvis måste signalhastigheten för en ljudvåg vara lika med hastigheten för dess motsvarande fonon.

Fysiker och ingenjörer måste arbeta med stress och skjuvning i ett material. Stress är komprimeringstrycket i ett material. Skjuvning är sidotrycket i ett material. Spänningen i ett material har några av de nödvändiga matematiska egenskaperna för att vara ett fält. Jag kommer att hänvisa till både strimmor och skjuvning som stress, eftersom de båda kännetecknar förändringar i materialets inre kraft.

Ett spänningsfält har konstitutiva egenskaper, vilket innebär att egenskaperna varierar med det medium som spänningsfältet är beläget. Det elektromagnetiska fältet i ett vakuum har samma egenskaper där vakuumet är beläget.

En stress kan vara antingen kvasistatisk eller våglik. Detta är direkt analogt med att ett elektromagnetiskt fält är antingen kvasistatiskt eller våglikt. Om man böjer en elastisk stav och håller den på plats är spänningsfältet nästan statiskt. Om man träffar den elastiska stången och en vibration rör sig genom stången fungerar spänningsfältet som en våg.

Kvantfältsteori förutspår att det finns en kvasipartikel associerad med stressfältet. 'Quasi' är ett prefix för att blidka de forskare som har svårt att hänvisa till ljud som en partikel. Forskare hänvisar till partikeln som är associerad med ett stressfält som en fonon.

Fononer är både kvasipartiklar och vågor samtidigt enligt kvantmekanik. Vågor som rör sig i stressfältet är samtidigt strömmar av riktiga fononer, som på vissa sätt är mycket klassiska partiklar. Kvasistatiska störningar i ett stressfält fungerar som virtuella fononer, som fungerar mycket oklassiska.

Du kan ringa både foton och fononbågar. Var och en är sätt att karakterisera ett kraftfält, som ibland är som en våg och ibland som en partikel. Fotonen är en wavicle i ett elektromagnetiskt fält. Fononen är en wavicle i ett stressfält.

Så det allmänna konceptet som du verkar fiska efter är begreppet kraftfält. Ljudvågor är wavicles i stressfält. Ljus är en wavicle i ett elektromagnetiskt fält.

Det här svaret mitt förutses få många läsare att känna sig stressade! -)

Lämna en kommentar