RADIAȚIE DIPOLĂ - radiație. datorită schimbării în timp a momentului dipol al sistemului. În cazul lui elmagne. D. și. despre to-rum mai departe numai și va exista un discurs, distinge electrice. și magn. D. și. în funcție de faptul dacă este cauzată de o modificare a curentului electric. re sau magn. pm din momentele dipolului.
Teoria clasică. O distribuție arbitrară a sarcinilor staționare sau mobile poate fi descrisă cu ajutorul densității de sarcină și curent j. satisfacerea condiției de continuitate :. Câmpul produs de surse din afara regiunii unde sunt situate, descris ca un set de câmpuri multipoles: .. Monopole (încărcare), dipol, quadrupol etc. Cu toate acestea, o astfel de descriere productivă numai atunci când dimensiunea domeniului I conținând surse este mică în comparație cu lungimea de undă radiații; . Acest lucru limitează viteza și mișcarea încărcărilor prin valori nerelativiste. DI astfel de zonă poate fi reprezentată ca radiație concentrată (punct) al momentului de dipol - o surse electrice corespunzătoare și curenții corespunzători magnetice. Aici este funcția Dirac delta, iar punctul este semnul diferențierii față de timp. Câmpul de radiație este creat numai de părți solenoidale ale acestor distribuții, potențiale. părțile sunt responsabile numai pentru cvasi-statice. câmp.
La distanțe mari R din regiunea sursă. adică în zona de undă (vezi Antenă), câmpul electric E și câmpul magnetic H în vid exprimă urme. f-lami (sistem Gauss de unități :)
Aici, n este vectorul unitar de-a lungul R. argument retardat t-R / c ia în considerare diferența dintre timpul de apariție a undei perturbație la punctul sursă și momentul sosirii sale la punctul de observație. Câmpul magnificului. D. și. ajungeți de aici prin intermediul dualității principiului permutării (,). El - Magn. câmp (*) este un divergent val sferic vectori E și H. perpendicular pe direcția de propagare, r. e. departe de surse de acest tip de cvasi-plane val TEM.
În cazul unei armonici. legea schimbării momentului dipolului. cu frecvență cp. Intensitatea radiației pe unitatea de timp (comparați puterea radiației) este egală cu viteza unghiulară. distribuția (modelul direcțional) are forma: unde este intensitatea pe unitate unghi solid, unghiul dintre n și p0. De obicei (dar nu întotdeauna!) Magn. D. și. mai puțin electrice. D. și. și este comparabilă numai cu cea electrică. quadrupole radiation. Dacă elementul de dipol electric este reprezentat ca curent J de lungime l: (dipol elementar sau dipol Hertz) și un dipol magnetic - cum ar fi cadru cu o suprafață de curent J și S: și citesc curenții sunt egale, și regiunea dimensiuni sursă proporțională (S
l 2), atunci. Cu mișcarea unui dipol armonic oscilant în spațiu, frecvența momentului său dipol. Aceasta depinde de direcția de radiație (vezi. Efectul Doppler), iar modelul direcțional este distorsionat în direcția de tragere a mișcării unui dipol (a se vedea. Radiație undulator radiație și sincrotronica).
Teoria cuantică. Conform teoriei cuantice, radiația apare atunci când o tranziție cuantică a sistemului de la o stare la alta. În acest caz, se emite un foton cu energie. unde u este energia starilor inițiale și finale, este frecvența fotonilor. Dacă dimensiunile sistemului sunt mici în comparație cu lungimea de undă a fotonului, atunci în absența undelor externe. el.- magn. probabilitatea de tranziție este determinată în prima aproximare de către elementul matricei de momente dipol corespunzătoare acestei tranziții. Probabilitatea unei tranziții pe secundă cu emisia unui foton este. O astfel de tranziție spontană a sistemului la o stare cu o energie mai mică, însoțită de emisie de fotoni, se referă la procese de emisie spontane. Pentru un sistem de dipol în mișcare având o masă finită, există un efect de recul cuantic, definit prin legile de conservare a energiei și a impulsului în emisia de evenimente elementare ale unui singur foton. Natura radiației unui dipol în mișcare este, de asemenea, influențată în mod semnificativ de prezența undelor externe. mediu cu un indice de refracție.
Deoarece fiecare foton are fixări. impuls unghiular și paritate, conform legii conservării momentului cinetic și de paritate, există anumite restricții (norme de selecție) privind caracteristicile stări cuantice între care sunt posibile tranziții cu DA și. Tranziții cuantice, însoțite de D. și. numit. dipol. Aceștia joacă baseball. rol în emisia de lumină prin molecule. Dacă aceste tranziții sunt interzise prin reguli de selecție, atunci, ca în clasic. sistem, alte tranziții dobândesc valori, pentru care sunt diferite de zero, de exemplu, să - l. elemente ale matricei quadrupole sau magnet. moment dipol.
Împreună cu D. și. există o emisie forțată a unui sistem dipol excitat, de exemplu. moleculă. El apare sub acțiunea externă. el - mag. domeniul frecvenței de rezonanță, care coincide cu una dintre frecvențele posibile de difuzie spontană. din molecula dată. Probabilitatea emisiei stimulate este proporțională cu intensitatea radiației externe. radiații. După contactul cu fotonul rezonant in media neechilibru moleculelor excitate (ex. N. Mediul activ) fotonii emiși la rândul lor, joacă rolul noilor fotoni de rezonanță. Ca urmare, într-un mediu activ lung, numărul de fotoni emiși crește într-o manieră avalanșă. Această proprietate a emisiei stimulate se bazează pe acțiunea amplificatoarelor cuantice, precum și pe generatoarele cuantice de elmagne. radiații - maseri și lasere. În absența unor dispozitive externe. radiații, rolul său poate juca emisii spontane. molecule ale mediului. Se numește procesul corespunzător de amplificare stimulată a radiației spontane Superluminescence. În natura. condițiile se realizează, de exemplu, în mașinile de spațiu, se utilizează și în laserele superluminente.
Forțată D. și. electroni oscilante sunt utilizate pe scară largă în domeniul electronicii pentru amplificarea și generarea radiației de microunde (vezi. gyrotron, Ciclotron rezonanta maserul, lasere cu electroni liberi, undulator).
D. și D. spontaneală. dobândește proprietăți calitative noi în macro. un sistem alcătuit din radiatoare cu dipol suficient de bine etanșate (molecule excitate) care interacționează printr-un electromagnet rezonant. câmp. Într-un astfel de sistem, oscilațiile dipolului de sinteză reciprocă a moleculelor inițial neperturbate pot apărea spontan. În consecință, ele încep să emită în mod coerent, adică se ridică un DS spontan colectiv. molecule, a căror putere depășește în mod semnificativ puterea radiației spontane obișnuite a aceluiași număr de izolenți. molecule. În acest caz, toate moleculele trec de la starea excitat la o stare cu o energie mai scăzută într-un timp mult mai scurt decât timpul de tranziție spontan al izolaților. moleculă. Un astfel de proces colectiv non-staționar coerent este numit superradicarea lui Dicke, este fundamental diferit de procesul de superluminizare.
Superradiance este folosit pentru a crea maserii și laserele superradiante care generează impulsuri ultrascurte cu o putere de radiație ridicată în absența unui rezonator. Metodele superradienței și superlumuminiscenței generării radiațiilor sunt deosebit de importante pentru difracția cu raze X. și variază de UV, la ryh dificil să pună în aplicare trecerea multiplă a radiației prin mediul activ, datorită duratei de viață scurtă a starilor excitate ale particulelor de mediu și lipsa de rezonatoare bune.
REFERINȚE Landau, LD Lifshits, E. M. Field Theory, ed. M. 1973; Davydov AS Mecanica cuantică. 2 ed. M. 1973; Fain VM Khanin Ya I. Radiofizica cuantică, M. 1965; Relativistă electronică de înaltă frecvență, G. 1979; Andreev AV Emelyanov VI Ilyinsky Yu colectiv de emisie spontană (Dicke super-strălucire), "Sov", 1980, vol. 131, p. 653; Yariv A. Quantum Electronics, trans. cu engleza. 2 ed. M. 1980.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: