ЭЛЕКТРОДИНА́МИКА ДВИ́ЖУЩИХСЯ СРЕД

ЭЛЕКТРОДИНА́МИКА ДВИ́ЖУЩИХСЯ СРЕД, раз­дел элек­тро­ди­на­ми­ки, в ко­то­ром изу­ча­ют­ся за­ко­ны рас­про­стра­не­ния элек­тро­маг­нит­ных волн (в т. ч. све­то­вых) в дви­жу­щих­ся сре­дах. Экс­пе­рим. ма­те­ри­ал по Э. д. с. на­ка­п­ли­вал­ся в те­че­ние не­сколь­ких ве­ков (см., напр., До­п­ле­ра эф­фект, Май­кель­со­на опыт, Фи­зо опыт, Эй­хен­валь­да опыт), но пол­ное его объ­яс­не­ние ста­ло воз­мож­ным толь­ко по­сле соз­да­ния в 1905 А. Эйн­штей­ном спец. тео­рии от­но­си­тель­но­сти (см. От­но­си­тель­но­сти тео­рия).

В 1908 Г. Мин­ков­ский по­ка­зал, что Мак­свел­ла урав­не­ния для по­коя­щих­ся сред вме­сте с прин­ци­пом от­но­си­тель­но­сти Эйн­штей­на од­но­знач­но оп­ре­де­ля­ют элек­тро­маг­нит­ное по­ле в дви­жу­щей­ся сре­де. Урав­не­ния для по­лей, дви­жу­щих­ся с по­сто­ян­ной ско­ро­стью в изо­троп­ной сре­де, сов­па­да­ют с урав­не­ния­ми Мак­свел­ла в по­коя­щей­ся сре­де, од­на­ко ма­те­ри­аль­ные со­от­но­ше­ния ме­ж­ду на­пря­жён­но­стя­ми элек­трич. и маг­нит­но­го по­лей и со­от­вет­ст­вую­щи­ми ин­дук­ция­ми име­ют бо­лее слож­ный ха­рак­тер. Ма­те­ри­аль­ные урав­не­ния Мин­ков­ско­го и урав­не­ния Мак­свел­ла хо­ро­шо объ­яс­ня­ют рас­про­стра­не­ние све­та в дви­жу­щей­ся сре­де.

В по­коя­щей­ся сре­де по­ле из­лу­че­ния ис­точ­ни­ка рас­хо­дит­ся от из­лу­ча­те­ля с оди­на­ко­вой ско­ро­стью во все сто­ро­ны и по­ле из­лу­че­ния со­сре­до­то­че­но на по­верх­но­сти («обо­лоч­ке»), пред­став­ляю­щей со­бой сфе­ру. В дви­жу­щей­ся со ско­ро­стью $u$ сре­де ско­рость све­та в раз­ных на­прав­ле­ни­ях раз­лич­на и обо­лоч­ка уже не сфе­ра, а эл­лип­со­ид вра­ще­ния, центр ко­то­ро­го пе­ре­ме­ща­ет­ся в на­прав­ле­нии дви­же­ния сре­ды со ско­ро­стью $u_0=η_0u$, где $η_0$ – ко­эф. ув­ле­че­ния све­та. При ма­лых ско­ро­стях ко­эф. ув­ле­че­ния све­та дви­жу­щей­ся сре­дой был оп­ре­де­лён в опы­те Фи­зо; при ре­ля­ти­ви­ст­ских ско­ро­стях сре­ды $η_0=1$, т. е. сре­да пол­но­стью ув­ле­ка­ет свет. При ма­лых ско­ро­стях ис­точ­ник из­лу­че­ния на­хо­дит­ся внут­ри обо­лоч­ки. Ес­ли же ско­рость дви­же­ния сре­ды пре­вы­ша­ет фа­зо­вую ско­рость све­та, то обо­лоч­ку «сду­ва­ет» так силь­но, что она вся ока­зы­ва­ет­ся «ни­же по те­че­нию», и ис­точ­ник из­лу­че­ния на­хо­дит­ся вне этой обо­лоч­ки.

В по­коя­щей­ся сре­де за­ря­жен­ная час­ти­ца, дви­жу­щая­ся со ско­ро­стью $v$, пре­вы­шаю­щей фа­зо­вую ско­рость све­та $c/\sqrt{εμ}$ ($c$ – ско­рость све­та в ва­куу­ме, $ε$ и $μ$ – со­от­вет­ст­вен­но ди­элек­трич. и маг­нит­ная про­ни­цае­мо­сти сре­ды), ста­но­вит­ся ис­точ­ни­ком Ва­ви­ло­ва – Че­рен­ко­ва из­лу­че­ния: из­лу­че­ние уно­сит энер­гию час­ти­цы и она за­мед­ля­ет­ся. Ес­ли за­ря­жен­ная час­ти­ца дви­жет­ся с ма­лой ско­ро­стью или да­же по­ко­ит­ся в дви­жу­щей­ся со ско­ро­стью $u$ сре­де, то воз­мож­но воз­ник­но­ве­ние из­лу­че­ния Ва­ви­ло­ва – Че­рен­ко­ва, ес­ли $u$ боль­ше фа­зо­вой ско­ро­сти све­та. При этом вол­но­вое по­ле це­ли­ком на­хо­дит­ся по од­ну сто­ро­ну от за­ря­жен­ной час­ти­цы «вниз по те­че­нию» сре­ды и на час­ти­цу дей­ст­ву­ет ус­ко­ряю­щая си­ла. В за­ви­си­мо­сти от ско­ро­сти час­ти­цы и сре­ды по­те­ри энер­гии час­ти­цы раз­лич­ны и да­же мо­гут ме­нять знак, что со­от­вет­ст­ву­ет уже не за­мед­ле­нию, а ус­ко­ре­нию час­ти­цы сре­дой.

Плот­ные пуч­ки элек­тро­нов или плаз­мы ве­дут се­бя во мно­гих от­но­ше­ни­ях как мак­ро­ско­пич. дви­жу­щие­ся сре­ды. Соз­да­ние силь­но­точ­ных и плаз­мен­ных ус­ко­ри­те­лей, по­зво­ляю­щих по­лу­чать пуч­ки за­ря­жен­ных час­тиц боль­шой плот­но­сти, дви­жу­щих­ся с ре­ля­ти­ви­ст­ски­ми ско­ро­стя­ми, сде­ла­ло воз­мож­ным изу­че­ние ре­ля­ти­ви­ст­ских эф­фек­тов при $u/c$ по­ряд­ка еди­ни­цы.