Синхротронное излучение

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Электромагнитное излучение
Синхротронное
Квадрупольное
Магнитотормозное
Равновесное
Видимое
Черенковское
Двухфотонное
Переходное
Монохроматическое
Рентгеновское
Гамма-излучение
Ультрафиолетовое
Инфракрасное
Ионизирующие
Реликтовое
Хокинга
Микроволновое
Терагерцевое
Магнито-дрейфовое
Вынужденное

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

[править] Природа синхротронного излучения

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 покоя 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:

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

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

$- {{\partial E} \over {\partial t}} = {{2e^4 } \over {3m^4 c^7 }}H^2 E^2 = 0{,}98 \cdot 10^{-3} H^2 \left( {{E \over {mc^2 }}} \right)^2$ 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 $\vec E$ , лежащим в плоскости орбиты. На некотором угловом расстоянии от этой плоскости наблюдается эллиптическая поляризация, знаки по обе стороны от плоскости орбиты противоположны.