Синхротронное излучение

Отпатрулированная версия этой страницы, проверенная 23 декабря 2012, была основана на этой версии.

Шаблон:Виды электромагнитного излучения Синхротронное (или магнитотормозное) излучение — электромагнитное излучение, испускаемое заряженными частицами, движущимися с релятивистскими скоростями по траекториям искривлённым магнитным полем.

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

Гц,

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

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

Свойства синхротронного излучения

Синхротронное излучение пучка электронов в магнитном поле приводит к радиационной самополяризации электронов в пучке (Эффект Соколова — Тернова). Это явление используется в технике для создания пучка поляризованных электронов.