Электромагнитное излучение - процесс образования свободного электромагнитного поля при неравномерном движении и взаимодействии электрических зарядов.
Создаваемое электромагнитное поле является суммой как сосредоточенного вблизи заряда и движущегося вместе с ним поля излучения, так и распространяющегося на бесконечное расстояние от него поля излучения (электромагнитных волн). Электромагнитное поле обладает импульсом и энергией. Распространяющееся поле электромагнитных волн сопровождается потоком энергии. Плотность потока энергии определяется вектором Пойнтинга.
Процесс излучения квантовой системы (атома, ядра, молекулы) подчиняется квантовым законам. В квантовой теории излучения электромагнитное поле рассматривается как совокупность квантов электромагнитного поля - фотонов.
Фотон имеет импульс 
, (5.1)
где 
- волновой вектор.
Энергия фотона e = hn, (5.2)
где n - частота излучения.
Излучение одного фотона квантовой системой сопровождается переходом ее из состояния с энергией Wm в состояние с энергией Wn (Wm >Wn), т.е.
e = hnmn= Wm -Wn. (5.3)
Так как энергия квантовой системы дискретна, то такая система испускает излучение определенных частот - спектр излучения, состоящий из отдельных спектральных линий с конечной шириной. Время жизни возбужденного атома t ~10-8 с.
В современной физике используют излучения:
1. Тормозное, которое возникает при торможении и отклонении от начального направления движения заряженной частицы в результате ее рассеяния на атомах.
2. Магнитотормозное, возникающее при движении заряженной частицы в магнитном поле.
3. При энергиях частицы e>>mc2 (ультрарелятивистское движение) наблюдается синхротронное излучение, обладающее широким спектром частот с максимумом в области частот ~ 
, где W - частота обращения частицы по окружности в ускорителе. Синхротронное излучение обладает малой угловой расходимостью (~
) и высокой степенью поляризации в плоскости орбиты. Синхротронное излучение имеет квантовую природу. Например, испускание жестких фотонов носит дискретный характер (1 фотон на 30 см траектории).
При этом наблюдается эффект квантовых флуктуаций радиуса орбиты электрона, т.е. траектория частицы вследствие дискретного характера синхротронного излучения испытывает квантовое уширение. Следовательно, возникает своеобразное квантовое явление: электрон в магнитном поле совершает движение по макроскопической траектории (движение в ускорителе или накопительных кольцах) и при этом не только излучает видимый свет, но и само движение электрона в радиальном направлении - его положение на орбите - подчиняется квантовым законам.
Обнаружена радиационная поляризация электронов и позитронов в накопительных кольцах (ориентация спина электрона и позитрона в противоположных направлениях). Эффект радиационной поляризации открывает новые возможности физического эксперимента по наблюдению явлений, связанных с внутренней степенью свободы частиц - их спином. При малых скоростях движения заряженной частицы излучение называют циклотронным.
4. Ондуляторное излучение наблюдают при движении ультрарелятивистских заряженных частиц с малым поперечным периодом отклонения, возникает, например, при их пролете через конденсатор с переменным во времени электрическим полем, перпендикулярным к направлению средней скорости частиц.
5. Излучение Вавилова-Черенкова возникает при равномерном движении заряженной частицы в среде со скоростью больше фазовой.
6. Переходное излучение возникает при пересечении равномерно движущимся зарядом области пространства с неоднородными диэлектрическими свойствами. Переходное излучение и излучение Вавилова-Черенкова - родственные явления, так как, то и другое возникают при испускании электромагнитных волн атомами вещества. Излучение Вавилова-Черенкова - результат когерентного высвечивания возбужденных частицей атомов, а переходное - некогерентное. Существуют и другие типы излучений, например, вынужденное.
Поможем написать любую работу на аналогичную тему