Синхротронное излучение

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск

Синхротронное (или магнитотормозное) излучение — электромагнитное излучение, испускаемое заряженными частицами, движущимися с релятивистскими скоростями по траекториям, искривлённым магнитным полем.

Природа синхротронного излучения[править | править вики-текст]

Аналогичное излучение нерелятивистских частиц, движущихся по круговым или спиральным траекториям в магнитном поле, происходящее на гиромагнитной частоте \nu_C=qH/(2\pi mc) (где q — заряд, m — масса частицы) и её первых гармониках называют циклотронным излучением. С увеличением скорости частицы интенсивность высоких гармоник возрастает — это явление может быть интерпретировано как сокращение длины волны излучения вдоль направления движения частицы вследствие эффекта Доплера.

Для релятивистских частиц с энергией E\gg mc^2 излучение в области высоких гармоник обладает практически непрерывным спектром и сосредоточено в направлении мгновенной скорости в узком конусе с углом раствора \psi\sim mc^2/E.

Максимум излучения частицы с энергией E, движущейся в магнитном поле с составляющей H, перпендикулярной вектору скорости частицы, приходится на частоту:

\nu_m=\frac{eH}{4\pi mc}\cdot\left(\frac{E}{mc^2}\right)^2=1{,}4\cdot 10^6 H\left(\frac{E}{mc^2}\right)^2 Гц,

при этом мощность излучения релятивистской частицы с энергией E пропорциональна квадрату энергии при постоянном магнитном поле:

-\frac{\partial E}{\partial t}=\frac{2e^4}{3m^4c^7}H^2E^2=0{,}98\cdot 10^{-3}H^2\left(\frac{E}{mc^2}\right)^2 эВ/с.

Поскольку мощность синхротронного излучения частицы сильно зависит от массы, то наибольшее значение такое излучение имеет для лёгких частиц — электронов и позитронов.

В плоскости орбиты электрона излучение поляризовано линейно с вектором \vec E, лежащим в плоскости орбиты. На некотором угловом расстоянии от этой плоскости наблюдается эллиптическая поляризация, знаки по обе стороны от плоскости орбиты противоположны.

Свойства синхротронного излучения[править | править вики-текст]

Синхротронное излучение пучка электронов в магнитном поле приводит к радиационной самополяризации электронов в пучке (Эффект Соколова — Тернова). Это явление используется в технике для создания пучка поляризованных электронов.

Синхротронное излучение в природе[править | править вики-текст]

Наблюдается в Крабовидной туманности и многих других космических объектах.

Синхротронное излучение в технике[править | править вики-текст]

См. также[править | править вики-текст]

Ссылки[править | править вики-текст]

  • Физическая энциклопедия, т. 4 — М.: Большая Российская Энциклопедия стр. 532 и стр. 533.