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  

Электромагнитное излучение

Электромагнитное излучение -

  1. Процесс образования свободного электромагнитного поля при неравномерном движении и взаимодействии электрических зарядов.
  2. Свободное электромагнитное поле (электромагнитные волны), носящее квантовый характер с дискретностью постоянной Планка h [J·s/rad].

Создаваемое неравномерно движущимся электрическим зарядом электромагнитного поле в общем случае является суммой как сосредоточенного вблизи заряда и движущегося вместе с ним собственного реактивного (присоединенного) поля, так и уходящего от заряда на бесконечно далёкие расстояния поля излучения (поля квантов электромагнитных волн). Для системы зарядов собственное поле и поле излучения являются суммами соответствующих полей каждого заряда. Существование поля излучения - следствие конечности величины скорости распространения электромагнитных волн в эфире: c = 3·108 [m/s]. Изменение движения заряда изменяет поле на расстоянии r от него только через промежуток времени r/с (поэтому, напр., при исчезновении зарядов в процессе аннигиляции электрона и позитрона поле излучения продолжает существовать и после процесса аннигиляции). Существование поля после исчезновения источника означает, что электромагнитное поле обладает энергией и импульсом. Удаление поля излучения на бесконечно далёкие расстояния от источника сопровождается потоком уходящей от источника энергии. Образовавшееся в процессе излучения электромагнитное поле уносит энергию от системы зарядов. Плотность потока энергии (кол-во энергии, протекающей за единицу времени через единицу нормальной к нему поверхности) определяется Умова - Пойнтинга вектором, пропорциональным векторному произведению [ЕН] напряжённостей электрич. Е и магн. Н полей в электромагнитн. волне. На далёких от системы зарядов расстояниях её собств. поле пренебрежимо мало и вся энергия определяется полем излучения Поток энергии поля излучения через сферу большого радиуса r с центром внутри системы зарядов поэтому не должен зависеть от r:

3-50.jpg

(W - телесный угол). Отсюда следует, что величины E и Н обратно пропорциональны r. Излучаемое поле в общем случае действует на источник излучения, совершая работу над токами в излучающей системе. Силы, действующие на систему со стороны излучаемогo поля, наз, силами реакции излучения или радиационными силами. Работа радиац. силы над источником складывается из потерь энергии на излучения и из изменения энергии электромагнитного поля, созданного системой. излучения характеризует частота w (длина волны l=с/2pw) или набор частот, интенсивность его может зависеть от направления, т. е. энергия излучения системы распределяется к--л. образом по углам и частотам. Если законы движения r1(t), . . ., rN(t) каждого из N зарядов (е1, . . ., eN) излучающей системы известны, то Максвелла уравнения позволяют получить энергию излучения системы в интервале частот dw в элемент телесного угла dW, выбранного вокруг единичного вектора п, направленного на точку наблюдения:

3-51.jpg

где va(t) = dra(t)/dt - скорость а-го заряда, k=n(w/c). Выражение (1) применимо в том случае, когда точка наблюдения бесконечно удалена от заряда, т. е. все характерные размеры задачи пренебрежимо малы по сравнению с расстоянием r до точки наблюдения. Излучение произвольно движущегося заряда. Распределение излучения одного заряда, движущегося с ускорением, по частотам (частотный спектр излучения) можно получить, интегрируя по углам выражение (1) при N=1:

3-52.jpg

Для случая, когда заряд е равномерно движется со скоростью v и в момент времени t=0 мгновенно останавливается, получим:

3-53.jpg

Приближение мгновенной остановки справедливо, если промежуток времени Dt, в течение к-рого заряд останавливается, мал по сравнению с эфф. промежутком времени, дающим осн. вклад в интеграл по времени в (1). Можно показать, что этот эфф. промежуток времени имеет величину ~(w-kv)-1, тогда условие применимости приближения мгновенной остановки имеет вид

3-54.jpg

т. е. рассматриваемая область частот имеет верхнюю границу. Для ультрарелятивистских частиц и малых углов V между направлениями наблюдения излучения и распространения частиц (в ультрарелятивистском случае существенны только малые углы) это неравенство примет вид:

3-55.jpg

(e - энергия частиц). Из (2) следует, что распределение излучаемой энергии по частотам не зависит от частоты. Распределение излученной энергии по W и w также описывается ф-лой (2), если вместо внезапной остановки рассмотреть внезапное начало движения заряда с пост. скоростью; такая задача соответствует, в частности, излучению при бета-распаде ядра атома. Причины, вызывающие изменение движения заряж. частицы, могут быть различными. В зависимости от них возможны разл. типы излучения, к-рые имеют свои особенности. Тормозное излучение возникает при торможении и отклонении от нач. направления движения заряж. частицы в результате её рассеяния на атоме. Если время Dt, за к-рое заряд меняет скорость от v1 до v2, удовлетворяет условию (3), то отклонение можно считать мгновенным, тогда

3-56.jpg

Умножив это выражение на вероятность изменения скорости частицы от v1 до v2 и проинтегрировав полученное выражение по всем v2, получим распределение энергии тормозного излучения по углам и частотам (не зависящее от частоты). Тормозное излучения- осн. причина потерь энергии релятивистских электронов в веществе, если энергия электрона больше нек-рой критической, составляющей для воздуха - 83, для Аl-47 и для Рb-59 МэВ. Магнитотормозное излучение возникает при движении заряж. частицы в магн. поле, искривляющем траекторию её движения. В постоянном и однородном магн. поле частица движется по окружности с частотой обращения W=ecH/e. - напряжённость магн. поля, e - энергия заряж. частицы). Периодичность движения заряда приводит к тому, что излучаемые частоты - целые кратные частоты W; w=nW. При ультрарелятивистских энергиях заряда eдmс2 наблюдается синхротронное излучение ,обладающее широким спектром частот с максимумом в области частот ~W(e/тс2)3, в т. ч. осн. доля энергии приходится на область частот wдW. В этой области интервалы между соседними частотами малы по сравнению с частотой со и распределение частот в спектре синхротронного излучения можно считать непрерывным. В области частот wЪW (e/тс2)3 излучаемая энергия растёт с частотой как w2/3, в области wдW(e/тс2)3 - экспоненциально убывает с ростом частоты. Синхротронное излучения обладает также малой угл. расходимостью (~тс2/e) и высокой степенью поляризации в плоскости орбиты. Эти свойства синхротронного излучения, а также возможность точного вычисления его свойств привели к широкому использованию синхротронного излучения для спектроскопии в области от рентгеновского до видимого диапазона длин волн (рентгеновская спектроскопия тонкой структуры протяжённого поглощения - EXAFS, фотоэлектронная спектроскопия ,спектроскопия высокого разрешения и др.). Магнитотормозное излучения при нерелятивистских скоростях заряда получило назв. циклотронного излучения Оно обладает общими свойствами излучения нерелятивистских частиц - дипольного излучения (см. ниже). Его частота совпадает с частотой обращения заряда по окружности W.

Ондуляторное излучение

Это излучение возникает при движении ультрарелятивистской заряж. частицы с малыми поперечными периодич. отклонениями, возникающими, напр., при ее пролёте через конденсатор с переменным во времени электрич. полем Е=Е0 cosw0t, перпендикулярным к направлению ср. скорости частицы v (см. Ондуляторное излучение ).Частота ондуляторного излучения связана с частотой поперечных колебаний w0 соотношением

3-57.jpg

где V - угол между v и направлением наблюдения; т. о., частота ондуляторного излучения жёстко связана с углом наблюдения излучения Аналогом ондуляторного излучения является излучения при каналировании заряженных частиц в монокристалле, при к-ром прямолинейно движущаяся между соседними кристаллографич. плоскостями частица испытывает поперечные колебания в результате взаимодействия с внутрикристаллич. полем.

Излучение Черенкова

Это излучение возникает при равномерном движении заряда в среде со скоростью, превышающей фазовую скорость света с/Цe в этой среде (здесь e - диэлектрическая проницаемость среды). Распределение излучаемой энергии по углам и частотам для системы зарядов в среде отличается от (1) множителем Цe и др. определением k: k=(w/c)nЦe. Для равномерно движущегося единичного заряда распределение интенсивности излучения Черенкова имеет вид

3-58.jpg

(Т - полное время наблюдения). Появление в этом выражении дельта-функции d[1-(v/с)Ц(e).cosV] означает, что V определяется равенством cosV=(c/v)Цe. Излучение Черенкова используется для измерения энергии заряж. частиц.

Переходное излучение

Это излучение возникает при пересечении равномерно движущимся зарядом области пространства с неоднородными диэлектрич. свойствами, напр., при пересечении им границы раздела двух сред с разл. диэлектрич. проницаемостями или при движении в среде, содержащей неоднородности. Переходное излучения и излучение Черенкова - родственные явления, т. к. и то и другое - испускание электромагнитных волн атомами вещества, возбуждёнными движущейся частицей: Черенкова излучения- результат когерентного высвечивания возбуждённых частицей атомов, а переходное - некогерентного высвечивания этих атомов.

Когерентность различных излучателей

Пусть N идентичных излучателей, в каждом из к-рых электрич. заряд движется по одному и тому же закону r0(t), имеют разл. нач. координаты Ra и разл. нач. моменты времени ta. В момент времени t координаты а-го излучателя имеют вид

ra(t)=Ra + r0(t-ta).

Подставляя это выражение в (1), можно выразить распределение излучаемой всеми N излучателями энергии d2EN(n, w) через энергию, излучаемую отд. излучателем:

3-59.jpg

Если, напр., аргумент косинуса близок к нулю для любых а и b, то излучаемая системой энергия пропорц. квадрату числа излучателей:

3-60.jpg

Это означает, что в точку наблюдения электромагнитн. волны от разных излучателей приходят с одинаковыми фазами и поля арифметически складываются. Такие излучатели наз. когерентными по отношению друг к другу. В том случае, когда Rа или tа - случайные величины, излучаемая энергия должна быть усреднена по их распределению. При таком усреднении излучаемая энергия становится пропорциональной числу излучателей:

d2EN(n, w) =Nd2E1(n, w).

Электромагнитн. волны от разных излучателей приходят в точку наблюдения с самыми различными фазами и взаимно погашаются; эффективно складываются потоки энергии, созданные разл. излучателями. Такие излучатели наз. взаимно некогерентными. В обычных источниках света (напр., пламени) высвечивание атомов происходит за счёт хим. экзотермич. реакции. В этом случае моменты времени, в к-рые происходит возбуждение разл. атомов, распределены случайным образом, следовательно, нач. моменты tа - случайны. Такие источники излучения некогерентны. Некогерентными источниками излучения являются также излучающие атомы металла в лампах накаливания, атомы газа в люминесцентных лампах и т. д. При движении частицы в среде со скоростью v нач. моменты t0 движения заряда в излучателях определяются временем подлёта частицы к атому. Поэтому для лежащих вблизи пути частицы атомов Rа-Rь=v(ta-tb). Выражение (6) в этом случае примет вид:

3-61.jpg

При выполнении условия w=kv, т. е. cosV=(с/v)Цe, получим:

d2EN(n, w)=N2d2E1(n, w).

Т. о., все расположенные вблизи пути частицы атомы будут излучать когерентно. Это и происходит в случае излучения Черенкова. Во всех др. направлениях, для к-рых cosV№(с/v)Цe, возбуждённые атомы излучают некогерентно. То же самое происходит при скорости частицы v<c/Цe. В однородном веществе излучения разных излучателей полностью погашается. Если в веществе присутствуют микроскопич. неоднородности, то полного погашения волн от разных излучателей в точке наблюдения не происходит. Наличие поверхности раздела двух сред препятствует взаимному погашению полей в точке наблюдения от излучателей, находящихся по разным сторонам поверхности раздела и увеличивает интенсивность некогерентного высвечивания возбуждённых атомов, т. е. переходного излучения.

Дипольное излучение системы зарядов

Рассмотрим систему зарядов, движущихся со скоростями порядка г; внутри области пространства размером a. Период колебания заряда в такой системе ~а/v, а частота ~v/a. Отсюда следует v/w~aЪl~c/w, так что krа~a/lЪ1 и в (1) член с kra в показателе экспоненты можно опустить:

3-62.jpg

где 3-63.jpg - представляет собой дипольный момент системы зарядов. Распределение по углам и частотам энергии, излучаемой системой нерелятивистских зарядов, полностью определяется дипольным моментом системы зарядов; такое излучения наз. дипольным. Для дипольного излучения характерно угл. распределение, пропорциональное sin2V. Наиб. энергия излучается под

прямым углом к направлению дипольного момента, в направлении же дипольного момента излучения отсутствует. Интегрирование по углам даёт спектр дипольного излучения:

105_124-1.jpg

Условие применимости дипольного приближения можно записать и как wЪс/а, что ограничивает рост интенсивности дипольного излучения с частотой. Циклотронное излучения заряда, движущегося с нерелятивистской скоростью в постоянном и однородном магн. поле, является частным случаем дипольного излучения При таком движении частота излучения w равна частоте W обращения заряда по окружности. Если дипольный момент системы нерелятивистских зарядов равен нулю, то следует учесть линейные члены разложения (1) по степеням kr. В этом приближении излучения системы определяется её магн. дипольным моментом

105_124-2.jpg

и электрич. квадрупольным моментом

105_124-3.jpg

Дипольный момент системы, в частности, равен нулю для системы с одинаковым отношением заряда к массе для всех частиц. У такой системы исчезает и магн. момент, так что её излучения будет квадрупольным. Если магн. дипольный и электрич. квадрупольный моменты равны нулю, то излучения определяется мультиполями более высоких порядков (n>2; для дипольного момента n=1). В создаваемое системой зарядов и токов излучения вносят вклад также анапольные моменты (см. Анаполъ), однако в распределение энергии они вносят вклад не независимо, а в виде определ. комбинации с электрич. мультипольным моментом (см., напр., Квадрупольное излучение). Приведённые ф-лы справедливы для излучения как микроскопической, так и макроскопич. систем (напр., для излучения Герца вибратора ).Об излучения радиоволн см. в ст. Антенна.

Квантовая теория излучения

Процесс излучения квантовой системы (атома, атомного ядра, молекулы) подчиняется квантовым законам (см. Квантовая электродинамика ).В квантовой теории излучения электромагнитн. поле рассматривается как совокупность квантов электромагнитн. поля - фотонов. Энергия фотона е пропорц. его частоте: e=hw, импульс р - его волновому вектору k: p=hk. излучения одного фотона квантовой системой сопровождается переходом этой системы из состояния с энергией E1 в состояние с энергией E2=E1-hw. Т. к. энергия квантовой системы дискретна, такая система испускает излучения определ. частот - спектр излучения, состоящий из отд. спектральных линий с конечной шириной.

Дипольное излучение атома

Длина волны l излучения атома значительно превышает его радиус а, lдa, т. е. выполняется условие применимости дипольного приближения. Наиб, интенсивные линии в атомных спектрах получаются в результате днпольных электрич. переходов. Роль классич. плотности тока при таком рассмотрении играет ток перехода, т. е. матричный элемент оператора плотности тока, вычисленный с волновыми функциями нач. и конечного состояний атома. В дипольном приближении матричный элемент оператора плотности тока сводится к матричному элементу оператора дипольного момента системы. Т. к. дипольный момент является вектором, его матричные элементы между состояниями с квантовыми числами n, l, т, s и п', I', m', s' не обращаются в нуль только при выполнении определ. равенств, наз. отбора правилами: l'-l=b1,0 m' - m = b1,0 (кроме случая, когда и l=0 и l'=0).

Мультипольное излучение атома

Представление энергии излучения квантовой системы в виде ряда, соответствующего излучения мультипольных моментов разл. порядка, применимо лишь в том случае, когда lдa, а скорости электронов атома нерелятивистские. Тогда интенсивность излучения мультиполя порядка (n+1) меньше интенсивности излучения мультиполя порядка п в (l/a)2 раз. Для того чтобы матричный элемент соответствующего мультипольного момента был не равен нулю, необходимо выполнение определ. правил отбора, вытекающих из законов сохранения момента и чётности. Если L - момент кол-ва движения фотона, М - его проекция, j1, j2 и m1, m2 - моменты кол-ва движения и проекции момента электрона в нач. и конечном состояниях, то действуют след. правила отбора:

m1- m2, |j1- j2|[L[|j1+ j2| P1=P2P,

где P1 п Р2 - чётности нач. и конечных состояний электрона, Р= (-1)L+i+d (d=0 соответствует состояниям магнитного, а d=1 - состояниям электрич. типа). Если правила отбора не выполняются, то излучения соответствующей мультипольности отсутствует. Время жизни атома в возбуждённом состоянии по отношению к диполышму излучения обычно ~10-8 с. Если из возбуждённого состояния дипольное излучения невозможно (не выполняются правила отбора), а возможно только мультипольное излучения порядка п, то время жизни такого состояния увеличивается в (l/а)2(n-1) раз. Такие состояния наз. метастабильными.

Мультипольное излучение ядер

Если для атомных электронов их скорости удовлетворяют соотношениям v~аw~с/137, то для нуклонов в ядре величины а, w и v не находятся в к--л. определ. соотношениях. Поэтому для атомных ядер применение разложения по мультиполям возможно только при выполнении двух неравенств: vЪс и аЪl. Возбуждённые метастабильные состояния ядер, для к-рых излучения возможно лишь при L~3-5, обладают временами жизни порядка минут и часов; о ядрах в таких состояниях см. в ст. Ядерная изомерия.

Вынужденное излучение

Вероятность излучения фотона с импульсом p= hk и энергией e= hw пропорц. (nk+1), где nk - число точно таких же фотонов, находившихся в системе до момента излучения При nk =0 излучения наз. спонтанным. Пропорциональная nk часть излучения наз. вынужденным испусканием. В квантовых генераторах, излучения к-рых является вынужденным, для увеличения nk используются резонаторы, удерживающие поле вблизи излучателя. Каждый испущенный веществом фотон увеличивает nk, и интенсивность излучения с данным k быстро растёт при малой интенсивности излучения всех фотонов др. частот. В результате энергия излучателя оказывается сосредоточенной в очень узкой полосе частот со, причём все фотоны испускаются в одном направлении. Поля излучения на этой частоте имеют большую величину, сравнимую с величиной внутримолекулярных полей, в результате чего прохождение такого ноля в среде меняет её свойства, т. к. взаимодействие поля излучения с веществом становится нелинейным (см. Нелинейная оптика).

Литература по электромагнитному излучению

  1. Ахиезер А. излучения, Берестецкий В. Б., Квантовая электродинамика, 4 изд., М., 1981;
  2. Джексон Д ж.. Классическая электродинамика, пер. с англ., М.. 1965.

М. И. Рязанов

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

(время поиска примерно 20 секунд)

Знаете ли Вы, что такое "Большой Взрыв"?
Согласно рупору релятивистской идеологии Википедии "Большой взрыв (англ. Big Bang) - это космологическая модель, описывающая раннее развитие Вселенной, а именно - начало расширения Вселенной, перед которым Вселенная находилась в сингулярном состоянии. Обычно сейчас автоматически сочетают теорию Большого взрыва и модель горячей Вселенной, но эти концепции независимы и исторически существовало также представление о холодной начальной Вселенной вблизи Большого взрыва. Именно сочетание теории Большого взрыва с теорией горячей Вселенной, подкрепляемое существованием реликтового излучения..."
В этой тираде количество нонсенсов (бессмыслиц) больше, чем количество предложений, иначе просто трудно запутать сознание обывателя до такой степени, чтобы он поверил в эту ахинею.
На самом деле взорваться что-либо может только в уже имеющемся пространстве.
Без этого никакого взрыва в принципе быть не может, так как "взрыв" - понятие, применимое только внутри уже имеющегося пространства. А раз так, то есть, если пространство вселенной уже было до БВ, то БВ не может быть началом Вселенной в принципе. Это во-первых.
Во-вторых, Вселенная - это не обычный конечный объект с границами, это сама бесконечность во времени и пространстве. У нее нет начала и конца, а также пространственных границ уже по ее определению: она есть всё (потому и называется Вселенной).
В третьих, фраза "представление о холодной начальной Вселенной вблизи Большого взрыва" тоже есть сплошной нонсенс.
Что могло быть "вблизи Большого взрыва", если самой Вселенной там еще не было? Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.

НОВОСТИ ФОРУМАФорум Рыцари теории эфира
Рыцари теории эфира
 01.10.2019 - 05:20: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Вячеслава Осиевского - Карим_Хайдаров.
30.09.2019 - 12:51: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Дэйвида Дюка - Карим_Хайдаров.
30.09.2019 - 11:53: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Владимира Васильевича Квачкова - Карим_Хайдаров.
29.09.2019 - 19:30: СОВЕСТЬ - Conscience -> РУССКИЙ МИР - Карим_Хайдаров.
29.09.2019 - 09:21: ЭКОНОМИКА И ФИНАНСЫ - Economy and Finances -> КОЛЛАПС МИРОВОЙ ФИНАНСОВОЙ СИСТЕМЫ - Карим_Хайдаров.
29.09.2019 - 07:41: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Михаила Делягина - Карим_Хайдаров.
26.09.2019 - 17:35: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Андрея Пешехонова - Карим_Хайдаров.
26.09.2019 - 16:35: ВОЙНА, ПОЛИТИКА И НАУКА - War, Politics and Science -> Проблема государственного терроризма - Карим_Хайдаров.
26.09.2019 - 08:33: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от О.Н. Четвериковой - Карим_Хайдаров.
26.09.2019 - 06:29: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Ю.Ю. Болдырева - Карим_Хайдаров.
24.09.2019 - 03:34: ТЕОРЕТИЗИРОВАНИЕ И МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ - Theorizing and Mathematical Design -> ФУТУРОЛОГИЯ - прогнозы на будущее - Карим_Хайдаров.
24.09.2019 - 03:32: НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ - New Technologies -> "Зенит"ы с "Протон"ами будут падать - Карим_Хайдаров.
Bourabai Research Institution home page

Боровское исследовательское учреждение - Bourabai Research Bourabai Research Institution