Синхротронне випромінювання

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук
Схематична діаграма утворення синхротронного випромінювання при закручуванні зарядженої частинки в полі магніта.
Схема утворення синхротронного випромінювання в ондуляторі.

Синхротро́нне випромі́нювання — випромінювання електромагнітних хвиль релятивістськими зарядженими частинками, що рухаються криволінійною траєкторією, тобто мають складову прискорення, перпендикулярну швидкості. Синхротронне випромінювання виникає в синхротронах, накопичувальних кільцях прискорювачів, при русі заряджених частинок через ондулятор. Частота такого випромінювання може охоплювати дуже широкий спектральний діапазон, від радіохвиль, до рентгенівського випромінювання.

Завдяки синхротронному випромінюванню прискорювачі заряджених частинок стали використовуватися як потужні джерела світла, особливо в тих частотних діапазонах, де створення інших джерел, наприклад, лазерів, пов'язяне з труднощами.

Поза земними умовами синхротнонне випромінювання утворюється в космосі віддаленими астрономічними об'єктами. Воно має особиливий, нетермічний, частотний розподіл та особливості поляризації.

Теорія[ред.ред. код]

Синхротронне випромінювання — частковий випадок магнітогальмівного випромінювання. Магнітогальмівне випромінювання нерелятивістських заряджених частинок називають циклотронним.

Загальна інтенсивність магнітогальмівного випромінювання при русі зарядженої частинки по колу в магнітному полі дається формулою[1][2]

 I = \frac{2e^4 B^2 v^2}{3m^2c^5 (1 - v^2/c^2)} ,

де  I  — інтенсивність,  e  — електричний заряд частинки,  m  — її маса,  v  — швидкість,  B  — магнітна індукція,  c  — швидкість світла.

У релятивістському випадку, коли швидкість частинки близька до швидкості світла, знаменник швидко зростає, й інтенсивність синхротронного випромінювання стає пропорційною квадрату енергії, на відміну від пропорційності енергії для нерелятивістського циклотронного випромінювання.

Синхротронне випромінювання дуже анізотропне. При русі частинки по колу в прискорювачі воно в основному зосереджене в площині орбіти, при використанні ондулятора — направлене в основному вперед у напрямку руху частинки. Кутове відхилення не перевищує

 \Delta \theta = \frac{mc^2}{E} ,

де  E  — енергія частинки. Для ультрарелятивістської частинки  E \gg mc^2 .

Частотний спектр випромінювання квазінеперервний із максимумом в області

 \omega = \omega_H \left( \frac{E}{mc^2} \right)^3 ,

де  \omega_H  — циклотронна частота.

Див. також[ред.ред. код]

Виноски[ред.ред. код]

  1. Формули на цій сторінці записані в системі СГС (СГСГ). Для перетворення в систему СІ дивись Правила переводу формул із системи СГС в систему СІ.
  2. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. (1974). Теоретическая физика. т. ІІ. Теория поля. Москва: Наука. 
Фізика Це незавершена стаття з фізики.
Ви можете допомогти проекту, виправивши або дописавши її.