к библиотеке   к оглавлению   FAQ по эфирной физике   ТОЭЭ   ТЭЦ   ТПОИ   ТИ  

РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА

Глоссарий по физике

А   Б   В   Г   Д   Е   Ж   З   И   К   Л   М   Н   О   П   Р   С   Т   У   Ф   Х   Ц   Ч   Ш   Э   Ю   Я  

Дипольное излучение

Дипольное излучение - излучение, обусловленное изменением во времени дипольного момента системы. В случав эл--магн. Д. и., о к-ром далее только и будет идти речь, различают электрич. и магн. Д. и. в зависимости от того, вызывается ли оно изменением электрич. ре или магн. рm дипольных моментов.

Классическая теория. Произвольное распределение неподвижных или движущихся зарядов можно описать с помощью плотностей заряда 1119932-240.jpg и тока j, удовлетворяющих ур-нию непрерывности: 1119932-241.jpg . Поле, создаваемое такими источниками вне области их размещения, описывается как совокупность полей мультиполей: монополя (заряда), диполя, квадруполя и т. д. Однако такое описание продуктивно только тогда, когда размер l области, содержащей источники, мал по сравнению с длиной волны излучения1119932-242.jpg; 1119932-243.jpg . Это ограничивает скорости и движения зарядов нерелятивистскими значениями, 1119932-244.jpg. Д.и. из таких областей можно представить как излучение сосредоточенного (точечного) дипольного момента - электрического, соответствующего источникам 1119932-245.jpg1119932-246.jpg, и магнитного, соответствующего токам 1119932-247.jpg1119932-248.jpg. Здесь1119932-249.jpg - дельта-функция Дирака, а точка - знак дифференцирования по времени. Поле излучения создаётся только соленоидальными частями этих распределений, потенц. части ответственны лишь за квазистатич. поля.

На больших расстояниях R от области источников, 1119932-250.jpg , т. е. в волновой зоне (см. Антенна ),электрическое E и магнитное H поля в вакууме выражают след. ф-лами (Гаусса система единиц:)

1119932-251.jpg

Здесь n - единичный вектор вдоль R, запаздывающий аргумент t-R/c учитывает разницу между моментом возникновения волнового возмущения в точке источника и моментом прихода его в точку наблюдения. Поле магн. Д. и. получают отсюда при помощи двойственности перестановочной принципа (1119932-252.jpg,1119932-253.jpg). Эл--магн. поле (*) представляет собой сферически расходящуюся волну с векторами E и H, перпендикулярными направлению её распространения, т. е. вдали от источников это квазиплоские волны типа ТЕМ.

В случае гармонич. закона изменения дипольного момента, 1119932-254.jpg , с частотой 1119932-255.jpg ср. интенсивность излучения в единицу времени (ср. мощность излучения) равна 1119932-256.jpg, а её угл. распределение (диаграмма направленности) имеет вид: 1119932-257.jpg где 1119932-258.jpg- интенсивность, отнесённая к единице телесного угла, 1119932-259.jpg - угол между п и р0. Обычно (но не всегда!) магн. Д. и. меньше электрич. Д. и. и сопоставимо лишь с электрич. квадрупольным излучением. Если диполь электрический представить как элемент тока J длины l: 1119932-260.jpg (элементарный вибратор, или диполь Герца), а диполь магнитный - как рамку с током J и площадью S: 1119932-261.jpgи считать токи одинаковыми, а размеры области источников соизмеримыми (S~l2), то 1119932-262.jpg1119932-263.jpg. При движении гармонически колеблющегося диполя в пространстве частота его Д. и. зависит от направления излучения (см. Доплера эффект), а диаграмма направленности искажается, стягиваясь к направлению движения диполя (см. также Синхротронное излучение, Ондуляторное излучение).

Квантовая теория. Согласно квантовой теории, излучение происходит при квантовом переходе системы из одного состояния в другое. При этом излучается фотон с энергией 1119932-264.jpg , где 1119932-265.jpg и 1119932-266.jpg - энергии начального и конечного состояний, 1119932-267.jpg - частота фотона. Если размеры системы малы в сравнении с длиной волны фотона, то в отсутствие внеш. эл.- магн. поля вероятность перехода определяется в первом приближении соответствующим этому переходу элементом матрицы дипольного момента 1119932-268.jpg. Вероятность перехода 1119932-269.jpg в секунду с излучением фотона равна1119932-270.jpg. Такой самопроизвольный переход системы в состояние с более низкой энергией, сопровождающийся излучением фотона, относится к процессам спонтанного испускания. Для движущейся дипольной системы, обладающей конечной массой, возникает квантовый эффект отдачи, определяемый законами сохранения энергии и импульса в элементарном акте излучения одного фотона. На характер излучения движущегося диполя существенно влияет также наличие внеш. среды с показателем преломления1119932-271.jpg.

Поскольку каждый фотон обладает фиксиров. угловым моментом и чётностью, то, согласно закону сохранения момента и чётности, имеются определённые ограничения (отбора правила)на характеристики квантовых состояний, между к-рыми возможны переходы с Д. и. Квантовые переходы, сопровождаемые Д. и., наз. дипольными. Они играют осн. роль в испускании света молекулами. Если эти переходы запрещены правилами отбора, то, как и в классич. системе, приобретают значение др. переходы, для к-рых отличны от нуля, напр., к--л. элементы матрицы квадрупольного или магн. дипольного момента.

Наряду со спонтанным Д. и. существует вынужденное испускание возбуждённой дипольной системы, напр. молекулы. Оно возникает под действием внеш. эл--магн. поля резонансной частоты, совпадающей с одной из возможных частот спонтанного Д. и. данной молекулы. Вероятность вынужденного излучения пропорциональна интенсивности внеш. излучения. При попадании резонансного фотона в неравновесную среду возбуждённых молекул (т. н. активную среду) испускаются фотоны, в свою очередь играющие роль новых резонансных фотонов. В результате в протяжённой активной среде число испущенных фотонов лавинообразно растёт. На этом свойстве вынужденного излучения основано действие квантовых усилителей, а также квантовых генераторов эл--магн. излучения - мазеров и лазеров .В отсутствие внеш. излучения его роль может сыграть спонтанное излучение отд. молекул среды. Соответствующий процесс вынужденного усиления спонтанного излучения наз. сверхлюминесценцией. В естеств. условиях он реализуется, например, в космических мазерах, его используют также в сверхлюминесцентных лазерах.

Вынужденное Д. и. осциллирующих электронов широко используют в электронике для усиления и генерации микроволнового излучения (см. Гиротрон, Мазер на циклотронном резонансе, Лазеры на свободных электронах, Ондулятор).

Спонтанное Д. и. приобретает качественно новые свойства в макроскопич. системе, состоящей из достаточно плотно упакованных дипольных излучателей (возбуждённых молекул), взаимодействующих посредством резонансного эл.- магн. поля. В такой системе могут самопроизвольно возникать взаимно сфазированные дипольные колебания изначально не колебавшихся молекул. В результате они начинают излучать когерентно, т. е. возникает коллективное спонтанное Д. и. молекул, мощность к-рого существенно превышает мощность обычного спонтанного излучения такого же числа изолиров. молекул. При этом все молекулы переходят из возбуждённого состояния в состояние с более низкой энергией за время, значительно меньшее времени спонтанного перехода изоллров. молекулы. Такой коллективный нестационарный когерентный процесс получил название сверхизлучения Дикке, он принципиально отличается от процесса сверхлюминесценции.

Сверхизлучение используют для создания сверхизлучающих мазеров и лазеров, генерирующих ультракороткие импульсы с большой мощностью излучения в отсутствие резонатора. Сверхизлучающий и сверхлюминесцентный способы генерации излучения особенно важны для рентг. и УФ-диапазонов, в к-рых трудно осуществить многократное прохождение излучения через активную среду из-за малого времени жизни возбуждённых состояний частиц среды и отсутствия хороших резонаторов.

Литература по дипольному излучению

  1. Давыдов А. С., Квантовая механика, 2 изд., M., 1973;
  2. Фаин В. M., Xанин Я. И., Квантовая радиофизика, M., 1965;
  3. Релятивистская высокочастотная электроника, Г., 1979;
  4. Андреев А. В., Емельянов В. И., Ильинский Ю. А., Коллективное спонтанное излучение (сверхизлучение Дике), "УФН", 1980, т. 131, с. 653;
  5. Ярив А., Квантовая электроника, пер. с англ., 2 изд., M., 1980.

В. В. Кочаровский, Вл. В. Кочаровский, M. А. Миллер

к библиотеке   к оглавлению   FAQ по эфирной физике   ТОЭЭ   ТЭЦ   ТПОИ   ТИ  

(время поиска примерно 20 секунд)

Знаете ли Вы, что только в 1990-х доплеровские измерения радиотелескопами показали скорость Маринова для CMB (космического микроволнового излучения), которую он открыл в 1974. Естественно, о Маринове никто не хотел вспоминать. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.

НОВОСТИ ФОРУМАФорум Рыцари теории эфира
Рыцари теории эфира
 13.06.2019 - 05:11: ЭКОЛОГИЯ - Ecology -> ПРОБЛЕМА ГЛОБАЛЬНОЙ ГИБЕЛИ ПЧЁЛ И ДРУГИХ ОПЫЛИТЕЛЕЙ РАСТЕНИЙ - Карим_Хайдаров.
12.06.2019 - 09:05: ВОЙНА, ПОЛИТИКА И НАУКА - War, Politics and Science -> Проблема государственного терроризма - Карим_Хайдаров.
11.06.2019 - 18:05: ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ФИЗИКА - Experimental Physics -> Эксперименты Сёрла и его последователей с магнитами - Карим_Хайдаров.
11.06.2019 - 18:03: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Андрея Маклакова - Карим_Хайдаров.
11.06.2019 - 13:23: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Вячеслава Осиевского - Карим_Хайдаров.
11.06.2019 - 13:18: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Светланы Вислобоковой - Карим_Хайдаров.
11.06.2019 - 06:28: АСТРОФИЗИКА - Astrophysics -> К 110 летию Тунгуской катастрофы - Карим_Хайдаров.
10.06.2019 - 21:23: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Владимира Васильевича Квачкова - Карим_Хайдаров.
10.06.2019 - 19:27: СОВЕСТЬ - Conscience -> Высший разум - Карим_Хайдаров.
10.06.2019 - 19:24: ВОЙНА, ПОЛИТИКА И НАУКА - War, Politics and Science -> ЗА НАМИ БЛЮДЯТ - Карим_Хайдаров.
10.06.2019 - 19:14: СОВЕСТЬ - Conscience -> РУССКИЙ МИР - Карим_Хайдаров.
10.06.2019 - 08:40: ЭКОНОМИКА И ФИНАНСЫ - Economy and Finances -> КОЛЛАПС МИРОВОЙ ФИНАНСОВОЙ СИСТЕМЫ - Карим_Хайдаров.
Bourabai Research Institution home page

Боровское исследовательское учреждение - Bourabai Research Bourabai Research Institution