Магистрант
  1. Классическая механика  1.1. Продвинутая кинематика  1.1.1. Обобщенные системы координат  1.1.2. Параметрические уравнения движения  1.1.3. Неинерциальные системы и фиктивные силы  1.1.4. Ковариантная формулировка импульса  1.1.5. Action-angle variable  1.2. Лагранжева и гамильтонова механика  1.2.1. Принцип минимального действия  1.2.2. Уравнения Эйлера-Лагранжа  1.2.3. Теорема Нётер и законы сохранения  1.2.4. Нормализованная скорость  1.2.5. Каноническое преобразование  1.2.6. Скобка Пуассона и теория Гамильтона–Якоби  1.2.7. Гамильтонова хаоса и интегрируемость  1.3. Мобильность жесткого тела  1.3.1. Euler's equations of motion  1.3.2. Principal moments of inertia  1.3.3. Гироскопическое движение и прецессия  1.3.4. Тензор инерции  1.3.5. Стабильность скорости вращения  1.4. Нелинейная динамика и хаос  1.4.1. Phase space and stability analysis  1.4.2. Секции Пуанкаре и теория бифуркации  1.4.3. Странные аттракторы и фракталы  1.4.4. Показатель Ляпунова  1.4.5. Теорема КАМ и квазипериодическое движение
  2. Электромагнетизм  2.1. Advanced Electrodynamics  2.1.1. Функция Грина и теория потенциала  2.1.2. Multipole expansion  2.1.3. Метод заряда изображения  2.1.4. Граничные условия и теорема о единственности  2.2. Распространение электромагнитных волн  2.2.1. Plane waves in dielectrics and conductors  2.2.2. Волноводы и резонаторы  2.2.3. Давление излучения и оптические пинцеты  2.2.4. Поляризация и теорема Джонса  2.3. Релятивистская электродинамика  2.3.1. Covariant formulation of electrodynamics  2.3.2. Потенциалы Лиенара-Вихерта  2.3.3. Синхротронное излучение и тормозное излучение  2.3.4. Тензор электромагнитного поля и преобразования Лоренца  2.4. Физика плазмы  2.4.1. Magnetohydrodynamics  2.4.2. Экранирование Дебая и плазменные колебания  2.4.3. Волны Альфвена и удержание в токамаке  2.4.4. Нестабильности и турбулентность в плазме
  3. Статистическая механика и термодинамика  3.1. Продвинутая термодинамика  3.1.1. Преобразования Лежандра и термодинамические потенциалы  3.1.2. Теорема флуктуаций-диссипации  3.1.3. Онсагерские взаимные отношения  3.1.4. Critical events and phase transitions  3.2. Квантовая статистическая механика  3.2.1. Density Matrix and Ensemble Theory  3.2.2. Конденсаты Бозе – Эйнштейна  3.2.3. Квантовый фазовый переход  3.2.4. Статистика Ферми–Дирака и Бозе–Эйнштейна  3.2.5. Функции распределения и большие канонические ансамбли
  4. Квантовая механика  4.1. Углубленная механика волн  4.1.1. Приближение ВКБ  4.1.2. Формулировка с использованием интегралов по путям  4.1.3. Quantum harmonic oscillator and coherent states  4.2. Угловой момент и спин  4.2.1. Сферические Гармоники  4.2.2. Клебш–Гордан коэффициент  4.2.3. Теорема Вигнера–Экарта  4.2.4. Спин-орбитальное взаимодействие  4.3. Теория квантового рассеяния  4.3.1. Приближение Борна  4.3.2. Анализ частичных волн  4.3.3. Оптическая теорема  4.3.4. Теория S-матрицы  4.4. Quantum field theory  4.4.1. Вторая квантование  4.4.2. Диаграммы Фейнмана и пропагаторы  4.4.3. Теория перенормировки  4.4.4. Gauge theory and Yang–Mills fields  4.4.5. Спонтанное нарушение симметрии и механизм Хиггса
  5. Общая теория относительности и космология  5.1. Тензорное исчисление и дифференциальная геометрия  5.1.1. Уравнения Эйнштейна  5.1.2. Метрики Шварцшильда и Керра  5.1.3. Геодезия и символы Христоффеля  5.2. Космология и Вселенная  5.2.1. Метрика Фридмана-Леметра-Робертсона-Уокера и космическая инфляция  5.2.2. Темная энергия и образование структур  5.2.3. Космическое микроволновое фоновое излучение
  6. Физика конденсированного состояния  6.1. Структура зон и теория переноса  6.1.1. Теорема Блоха и модель Кронига-Пенни  6.1.2. Топология поверхности Ферми  6.1.3. Квантовый эффект Холла  6.2. Superconductivity  6.2.1. BCS theory and Cooper pairs  6.2.2. Эффект Мейснера и квантизация потока  6.2.3. The Josephson Effect and SQUIDs  6.3. Топологические фазы вещества  6.3.1. Топологические изоляторы  6.3.2. Фермионы Майораны в топологических фазах материи
  7. Nuclear and Particle Physics  7.1. Квантовая хромодинамика (КХД)  7.1.1. Кварк-глюонная плазма  7.1.2. Асимптотическая свобода  7.1.3. Конфайнмент и адронизация  7.2. За пределами Стандартной модели  7.2.1. Великие объединённые теории  7.2.2. Суперсимметрия и дополнительные измерения  7.2.3. Neutrino oscillations

Магистрант → Электромагнетизм → Релятивистская электродинамика ↓


Синхротронное излучение и тормозное излучение


Введение

В области электромагнетизма синхротронное излучение и тормозное излучение — это явления, которые происходят, когда заряженные частицы, такие как электроны, подвергаются экстремальным условиям. Оба они важны в таких областях, как физика и астрономия, предоставляя понимание функционирования звезд, черных дыр и других космических явлений.

Понимание синхротронного излучения

Синхротронное излучение — это электромагнитное излучение, которое испускается, когда заряженные частицы движутся с релятивистскими скоростями в магнитном поле. Когда эти частицы меняют направление, они излучают энергию в виде света или другого электромагнитного излучения.

Как это работает

В случае синхротронного излучения заряженные частицы ускоряются до скорости, близкой к скорости света. Когда они изгибаются под действием сильного магнитного поля, они излучают излучение тангенциально. Это явление наиболее часто наблюдается в синхротронных ускорителях, которые представляют собой большие машины, используемые физиками для ускорения частиц и изучения их свойств.

Математическое представление

Мощность, излучаемая заряженной частицей, движущейся с релятивистской скоростью в магнитном поле, может быть описана следующей формулой:

P = frac{2 e^4}{3 m^2 c^3} cdot gamma^2 cdot beta^2 cdot B^2

Здесь e — заряд частицы, m — масса частицы, c — скорость света, gamma — фактор Лоренца, beta представляет скорость как долю от скорости света, и B — напряженность магнитного поля.

Визуальный пример

Рассмотрите следующую иллюстрацию: Заряженные частицы движутся в магнитном поле и испускают излучение.

B-регион Траектория частицы

Тормозное излучение

Термин «тормозное излучение» означает «тормозящее излучение» на немецком языке. Оно относится к излучению, которое испускается, когда заряженная частица, обычно электрон, замедляется электрическим полем атомного ядра или других заряженных частиц.

Физические механизмы

Представьте себе электрон, приближающийся к атомному ядру. По мере приближения электрон притягивается к положительному заряду ядра. Когда электрон замедляется, излучение испускается в результате уменьшения кинетической энергии.

Математическая перспектива

Спектральное распределение мощности тормозного излучения может быть задано следующим образом:

frac{dP}{domega} = frac{8 pi e^2}{3 c^3} Z^2 n left(frac{E}{omega_0}right)^2 fleft(frac{omega}{omega_0}right)

где Z — число протонов в ядре, n — плотность электронов, E — энергия электрона, omega_0 — частота испускаемого излучения, и fleft(frac{omega}{omega_0}right) — функция распределения.

Визуальный пример

Рассмотрите электрон, приближающийся к ядру и взаимодействующий с ним:

E- Ядро

Сравнение и приложения

И синхротронное излучение, и тормозное излучение важны для понимания космических явлений и разработки передовых технологических приложений. Синхротронное излучение часто используется в медицинской визуализации, науке о материалах и изучении атомных структур благодаря своей высокой интенсивности и широкому спектру. Тормозное излучение важно в экспериментах по физике частиц и астрофизических наблюдениях, особенно для понимания поведения рентгеновских лучей в звездных атмосферах.

Противопоказания

В то время как синхротронное излучение в основном связано с воздействием магнитных полей на релятивистские частицы, тормозное излучение связано с электрическими полями, которые вызывают замедление электронов. Синхротронное излучение более структурировано и предсказуемо из-за его кругового движения, в то время как тормозное излучение приводит к широкому спектру эмиссий из-за различных ядерных взаимодействий.

Примеры в космосе

В космосе синхротронное излучение наблюдается в джетах, исходящих от пульсаров и черных дыр, вызванных высокоскоростными частицами, закручивающимися вокруг магнитных полей. Тормозное излучение можно увидеть в звездных коронах и остатках сверхновых, где быстрые электроны взаимодействуют с ионами.

Заключение

Оба типа излучения — синхротронное и тормозное — неотъемлемы для изучения физики высоких энергий и астрофизики. Они предоставляют окно в энергетические процессы, которые формируют образование звезд, поведение космических магнитных полей и наше понимание вселенной.


Магистрант → 2.3.3


U
username
0%
завершено в Магистрант

← Предыдущий (2.3.2)
Потенциалы Лиенара-Вихерта
Следующий (2.3.4) →
Тензор электромагнитного поля и преобразования Лоренца

Комментарии 



Синхротронное излучение и тормозное излучение

https://www.physicsflow.com/g/2.3.3?pfal=ru