المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

علم الفيزياء
عدد المواضيع في هذا القسم 11414 موضوعاً
الفيزياء الكلاسيكية
الفيزياء الحديثة
الفيزياء والعلوم الأخرى
مواضيع عامة في الفيزياء

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر

الأفعال التي تنصب مفعولين
23-12-2014
صيغ المبالغة
18-02-2015
الجملة الإنشائية وأقسامها
26-03-2015
اولاد الامام الحسين (عليه السلام)
3-04-2015
معاني صيغ الزيادة
17-02-2015
انواع التمور في العراق
27-5-2016

Electrodynamics in a homogeneous gravitational field  
  
1231   03:33 مساءً   date: 2-2-2017
Author : Heino Falcke and Friedrich W Hehl
Book or Source : THE GALACTIC BLACK HOLE Lectures on General Relativity and Astrophysics
Page and Part : p 164


Read More
Date: 23-12-2015 1315
Date: 20-12-2015 1498
Date: 24-12-2015 1370

Electrodynamics in a homogeneous gravitational field

1.1 Electrodynamics in the uniformly accelerated frame

In order to study the properties of the electromagnetic field in the black hole vicinity it is instructive to neglect effects connected with curvature at first. Since the curvature near the horizon is ∼M2, where M is the black hole mass, this limit corresponds formally to the case of M → ∞. For an observer at rest near the horizon of such a black hole, the gravitational field is almost homogeneous. According to the equivalence principle, physical laws in the reference frame of the observer mentioned before are identical to the laws in flat spacetime considered in a uniformly accelerated reference frame. Let us discuss now a formulation of the standard electrodynamics in a uniformly accelerated frame.

Consider an accelerated observer in flat spacetime in Rindler coordinates,

 (1.1)

 (1.2)

The accelerated observer is located at z = w1, and w and τ are the four

Figure 1.1. Rindler spacetime.

acceleration and proper time of the observer, respectively. The coordinates (τ, x, y, z) cover the right wedge X > |T | of the Minkowski spacetime. The null surface U = T X = 0 plays the role of the event horizon, since the observer cannot get any information from the region U > 0 lying beyond it.

The electrodynamics in the accelerated frame is described by the standard Maxwell equations

 (1.3)

Since nothing that happens beyond the horizon affects the information available to the observer, let us simply assume that Fμν vanishes in this region. Substituting the ansatz ˜Fμν = FμνΘ(U) into the Maxwell equations one gets

 (1.4)

Here Ĵμ = JμΘ(U) and

 (1.5)

This equation shows that in order to have a vanishing field beyond the horizon there must be an additional surface current jμ. We call this current fictitious. We introduce it only in order to mimic the correct electromagnetic field outside the horizon. Certainly, any observer crossing the horizon will not see any currents until there are real charged particles crossing the horizon. Since jμU,μ = 0 this current is propagating along the horizon. One also has

 (1.6)

Thus, the fictitious current is conserved until real charged particles cross the horizon.

1.2 Fictitious horizon currents for an accelerated charge

Let us consider a simple example. Suppose a pointlike electric charge q is moving with a constant acceleration w in the Z-direction. Using a standard solution of this problem in the form of the Lienard-Wiechert potentials, one can obtain the non-vanishing components of the field strength:

 (1.7)

 (1.8)

where

 (1.9)

 (1.10)

Simple calculations show that at the surface U = 0 there is only one non-vanishing component of the fictitious current

 (1.11)

Thus, one has an axisymmetric distribution of a negative fictitious charge density

 (1.12)

We took into account that T = V/2 at the surface U = 0. It is easy to check that the integral of σ over the total XY plane is −q.

1.3 Electric charge in the homogeneous gravitational field

According to the equivalence principle physical laws in the static homogeneous gravitational field are equivalent to the laws found in a uniformly accelerated frame in flat spacetime. For our concrete case, this means the following. Let us write the flat metric in Rindler coordinates

ds2 = z2w2 dτ 2 + dz2 + dx2 + dy2. (1.13)

Figure 1.2. Electric field of a pointlike charge in a homogeneous gravitational field and the corresponding fictitious charge density on the horizon.

A pointlike electric charge q is at rest in this gravitational field at the point (w1, 0, 0) and its electric potential is

 (1.14)

This is a solution of Maxwell’s equations in the Rindler metric:

 (1.15)

Ei = (wz)1Aτ,i is the (three-dimensional) electric field and ρel = wz Jτ .

Integral lines of the vector field Ei are shown in figure 1.2. These lines are orthogonal to the horizon. The induced negative fictitious charge density on the horizon is equal to σ H = Ez(z = 0)/4π and it coincides with the expression given in the previous section. This relation can be considered as a boundary condition at the horizon. It resembles the boundary condition at a conducting surface. In the next section we discuss this analogy in more detail.

Let us assume now that the electric charge q slowly moves away from the horizon and then returns to its initial position. Let v = τ +ln(wz) be an advanced time. We can rewrite the conservation law for the fictitious currents on the horizon as

 (1.16)

This equation can be integrated for an arbitrary function w(τ) with the following result

 (1.17)




هو مجموعة نظريات فيزيائية ظهرت في القرن العشرين، الهدف منها تفسير عدة ظواهر تختص بالجسيمات والذرة ، وقد قامت هذه النظريات بدمج الخاصية الموجية بالخاصية الجسيمية، مكونة ما يعرف بازدواجية الموجة والجسيم. ونظرا لأهميّة الكم في بناء ميكانيكا الكم ، يعود سبب تسميتها ، وهو ما يعرف بأنه مصطلح فيزيائي ، استخدم لوصف الكمية الأصغر من الطاقة التي يمكن أن يتم تبادلها فيما بين الجسيمات.



جاءت تسمية كلمة ليزر LASER من الأحرف الأولى لفكرة عمل الليزر والمتمثلة في الجملة التالية: Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation وتعني تضخيم الضوء Light Amplification بواسطة الانبعاث المحفز Stimulated Emission للإشعاع الكهرومغناطيسي.Radiation وقد تنبأ بوجود الليزر العالم البرت انشتاين في 1917 حيث وضع الأساس النظري لعملية الانبعاث المحفز .stimulated emission



الفيزياء النووية هي أحد أقسام علم الفيزياء الذي يهتم بدراسة نواة الذرة التي تحوي البروتونات والنيوترونات والترابط فيما بينهما, بالإضافة إلى تفسير وتصنيف خصائص النواة.يظن الكثير أن الفيزياء النووية ظهرت مع بداية الفيزياء الحديثة ولكن في الحقيقة أنها ظهرت منذ اكتشاف الذرة و لكنها بدأت تتضح أكثر مع بداية ظهور عصر الفيزياء الحديثة. أصبحت الفيزياء النووية في هذه الأيام ضرورة من ضروريات العالم المتطور.




بالصور: دعما لابناء البصرة.. ممثل المرجعية العليا يطلع ميدانيا على مدينة الثقلين لاسكان الفقراء قبيل افتتاحها
عشية افتتاحه… شاهد بالصور ممثل المرجعية العليا والامين العام للعتبة الحسينية يجريان جولة ميدانية في مستشفى الثقلين لعلاج الاورام في البصرة
أبرز التخصصات والخدمات في مستشفى الثقلين لعلاج الأورام في البصرة
تتزامن الزيارة مع قرب افتتاح ثلاث مشاريع مهمة أنشأتها العتبة الحسينية خدمة لاهالي البصرة.. ممثل المرجعية العليا يصل المدينة ويلتقي محافظها