МУЛЬТИПО́ЛЬНОЕ ИЗЛУЧЕ́НИЕ
-
Рубрика: Физика
-
-
Скопировать библиографическую ссылку:
МУЛЬТИПО́ЛЬНОЕ ИЗЛУЧЕ́НИЕ, электромагнитное излучение системы движущихся электрич. зарядов, связанное с изменением во времени её электрич. или магнитного мультипольных моментов. Понятие М. и. используют при рассмотрении электромагнитного излучения, которое создаётся системой зарядов, движущихся в ограниченной области пространства с характерным размером $L$, когда скорость зарядов $v≪c$, где $c$ – скорость света в вакууме. Последнее условие эквивалентно тому, что $L≪λ$, где $λ$ – длина волны излучения. Излучаемое зарядами электромагнитное поле рассматривают на расстояниях много больших по сравнению с собств. размерами системы. Электрич. и магнитное поля М. и. выражаются через производные по времени от соответствующих мультипольных моментов. В отличие от статич. полей разл. мультиполей, по-разному убывающих при увеличении расстояния от мультиполя, поля излучения мультипольных моментов любого порядка убывают обратно пропорционально расстоянию от них.
Если электрич. дипольный момент системы изменяется со временем $t$ по гармонич. закону с частотой $ω$ и амплитудой ${\boldsymbol p}_0$: $${\boldsymbol p}={\boldsymbol p}_0 \cos (ωt),$$ то усреднённая по времени мощность связанного с этим электрич. дипольного излучения равна $$I_{эл \, дип}\frac{μ_0ω^4}{12πc} |{\boldsymbol p}_0|^2,$$ где $μ_0$ – магнитная постоянная. Если магнитный дипольный момент системы изменяется по закону $${\boldsymbol M} = {\boldsymbol M}_0 \cos (ωt),$$ то усреднённая по времени соответствующая мощность магнитного дипольного излучения $$I_{м \, дип} =\frac{μ_0ω}{12πc^3}|{\boldsymbol M}_0|^2.$$
Отношение $I_{м \, дип}/I_{эл \, дип}$ имеет порядок $(v/c)^2$. Т. о., когда заряженные частицы движутся с нерелятивистскими скоростями, электрич. дипольное излучение является доминирующим. Электрич. квадрупольное излучение определяется изменением во времени тензора квадрупольного момента системы зарядов. Мощность электрич. квадрупольного излучения имеет тот же порядок величины, что и мощность магнитного дипольного излучения. Поэтому магнитное дипольное и электрич. квадрупольное излучение играют существенную роль, когда отсутствует электрич. дипольное излучение. Электрич. дипольное и магнитное дипольное излучение не изотропны. Вдоль оси колебаний дипольных моментов ${\bf p}$ и ${\bf M}$ дипольное излучение отсутствует. Интенсивность дипольного излучения в направлении под углом $θ$ к оси колебаний дипольных моментов ${\boldsymbol p}$ и ${\boldsymbol M}$ пропорциональна $\sin^2θ$ и максимальна при $θ$=90°. Для электрич. дипольного излучения вектор напряжённости электрич. поля электромагнитной волны лежит в плоскости, проходящей через вектор ${\boldsymbol p}$, а для магнитного дипольного излучения этот вектор перпендикулярен плоскости, проходящей через вектор ${\boldsymbol M}$. Угловое распределение интенсивности электрич. квадрупольного излучения описывается более сложной зависимостью. О типе излучения системы зарядов можно судить на основе анализа углового распределения интенсивности и поляризации излучения.
Понятие М. и. используют при рассмотрении излучательных процессов в атомной и ядерной физике, в теории излучения антенн и т. п.