电动力学4-5.ppt

4.5.1 李纳-维谢尔势 4.5.4 切伦柯夫辐射 4.5.5 运动带电粒子电磁场对自身的反作用 * * 第4章第5节 运动带电粒子的辐射 机动 目录 上页 下页 返回 结束 注意: 1.李纳-维谢尔势是推迟势 2.场各向异性，只有在低速情况下，激发的场才 各向同性，但推迟效应仍存在 李纳-维谢尔势（推导略） 4.5.2 运动带电粒子的辐射 将李纳-维谢尔势代入 分析：1.是带电粒子以任意速度运动时产生的电磁场 2.表达式右端出现的各量都对应推迟时间 与 ， 垂直，由于 有 方向分量，所以与 不垂直 4. 可分成两部分，第一部分场只与速度有关，与加速度无关，且与 成反比， 不构成右手螺旋关系，这部分场不是辐射场 当 时， 电场就是点电荷所产生的静电场 5.另一部分场与加速度有关，与r一次方成反比， 构成 右手螺旋正交，这部分场是辐射场。说明只有当电荷做加速运 动时才能产生辐射 2.辐射能流和角分布 当 时，令 与 夹角为 那么辐射功率角分布为 称为拉莫尔公式。描述低速加速运动的瞬时辐射功率 4.5.3 轫致辐射和同步辐射 1、轫致辐射：加速度与速度平行的辐射 带电粒子在直线加速器中被加速时的辐射、高速电子轰击金属靶因减速而发生的辐射（X射线），以及宇宙空间里等离子体中的带电粒子发生碰撞时作加速运动的粒子产生的辐射是轫致辐射。 2、同步辐射：加速度与速度垂直的辐射（圆周运动） O 由于具有高强度、高准直性、高极化性、极宽的连续光谱、脉冲极短，以及可精确控制等优良性能，在现代科学技术中有着极为广泛的用途，成为许多前沿科学技术研究中的重要脉冲光源。 机动 目录 上页 下页 返回 结束 当带电粒子在介质中匀速运动，且速度超过介质中的光速时，所产生的辐射称为切伦柯夫辐射。 切伦柯夫辐射广泛应用于粒子计数器中，它的优点是只记录大于一定速度的粒子，因而避免了低速粒子的干扰，而且这种计数器非常灵敏，分辨时间极短。1955年，西格雷等人利用这种数器发现了反质子。 切伦柯夫辐射本质上是运动带电粒子与介质内部束缚电荷和极化电流所产生的一种集体效应。 (a) (b) 机动 目录 上页 下页 返回 结束 运动带电粒子的电磁场，一部分是自有场（当运动带电粒子相对某一个参考系静止时，自有场就是库仑场），另一部分是辐射场。这两部分对运动带电粒子都有反作用，自有场的作用表现为带电粒子的电磁质量，辐射场的反作用表现为带电粒子受到阻尼力。 机动 目录 上页 下页 返回 结束 实验测的质量 自由场能量 1、电磁质量 假设电子电荷分布在半 径为 的球面上，则 假设 ，则粗略估计电子半径为 2、辐射阻尼 机动 目录 上页 下页 返回 结束 带电粒子作加速运动将不断辐射出电磁场，因而带电粒子的能量、动量等将不断损耗，也就是说带电粒子的运动将受到影响。这种辐射对自身的反作用称为辐射阻尼。 利用经典电动力学理论只能粗略估算辐射阻尼力： 粒子在电磁场中的运动方程 利用经典理论在一些情况下会得到矛盾的结果，这说明经典理论在处理微观粒子时的局限性。 假设