Квантовая теория синхротронного излучения заряженных частиц
Квантовые состояния электрона в магнитном поле и волновая функция. Разделение уравнений Дирака по спиновым состояниям и операторы поляризации. Взаимодействие электрона с полем излучения. Квантовые закономерности в интенсивности синхротронного излучения.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 13.11.2017 |
| Размер файла | 304,8 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
(в предположении отсутствия движения вдоль поля: ).
Заметим, что спектр энергии электрона в магнитном поле не зависит от ориентации спина частицы: он вырожден по квантовому числу . Вместе с тем при малых квантовых числах спектр энергии электрона начинает иметь отличие от спектра бесспиновой частицы, поскольку энергия бозона (спин равен 0) имеет несколько иное по сравнению с (29) выражение
и в «основном» состоянии, когда я = 0 эти формулы отличаются друг от друга, в особенности при большой напряженности магнитного поля. Физически такое различие связано со спином частиц. Электрон (в отличие от бозона) обладает в магнитном поле таким квантовым состоянием (), в котором орбитальный и спиновой моменты компенсируют друг друга. В этом состоянии спин электрона всегда направлен против магнитного поля.
Движение электрона в однородном магнитном поле имеет некоторую аналогию с проблемой водородного атома. Именно на это обстоятельство обратил внимание Шотт, пытавшийся объяснить дискретность излучения атомов на основе классической модели движения частицы.
Как следует из общих формул квантового радиуса движения частицы: ,в «основном» () и первых возбужденных состояниях (п = 0, 1, 2 ...) -- низкие энергетические уровни -- электрон движется по окружности, радиус которой определяется напряженностью магнитного поля. Для обычных полей ~104 Гс окружность орбиты электрона имеет радиус ~10~5 см. Локализация частицы возрастает при полях порядка критического значения:, и окружность сжимается до радиуса порядка комптоновской длины волны .
Существенно, что в экстремально сильном магнитном поле электрон, находящийся даже на первом возбужденном уровне, является релятивистским, а его движение -- квантовым.
В связи с изложенными, здесь замечаниями становится очевидным, что в отличие от рассмотренной нами теории СИ, справедливой для квазиклассического движения электрона (в предположении больших квантовых чисел), можно указать другую область значений энергии -- область малых значений главного квантового числа. В сильном магнитном поле даже при условии малости числа п может реализоваться область релятивистского движения частицы. Для рассмотрения мощности СИ в этом случае избранная нами аппроксимация функций Лагерра с помощью функций Макдональда с индексом 1/3 становится непригодной, ибо она была основана на больших значениях главного квантового числа.
Пооведение вычислений в случае низких энергетических уровней, в особенности в предположении экстремально больших значений напряженности магнитного поля, возможно лишь численными методами. При этом оказывается, что вероятность спонтанных переходов перестает зависеть от ориентации спина, причем переходы с изменением ориентации спина происходят с той же вероятностью, что и без изменения поляризации.
Мощность излучения - и - компонент линейной поляризаций принимает вид
где
(30)
Последняя формула может быть приведена к виду
(31)
откуда следует, что формула для мощности излучения W отличается от известной классической формулы умножением на инвариантную величину
Полученное выражение для мощности не совпадает не только с результатами классической теории, но и с ультраквантовым случаем движения электрона в возбужденном состоянии в сверхсильном поле. Как видно из (30), (31), излучение электрона, находящегося на первых возбужденных уровнях, обладает существенными особенностями.
Список используемой литературы
1. И.М.Тернов, В.В.Михайлин Синхротронное излучение. Теория и эксперимент. Москва. Энегроатомиздат 1986 г.
2. А.А.Соколов, И.М.Тернов Релятивистский электрон. Москва. Наука 1983 г.
3. А.А.Соколов, И.М.Тернов, В.Г.Багров, Р.А.Разаев Синхротронное излучение. Москва. Наука 1966 г.
4. И.С.Данилкин, А.Н.Лебедев, Е.М.Морозова под ред. Б.Н.Яблокова Москва. Госатомиздат. 1962 г.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Динамика частиц, захваченных геомагнитным полем, ее роль в механизме динамики космического изучения в околоземном пространстве. Геометрия радиационных поясов Земли. Ускорение частиц космического излучения. Происхождение галактических космических лучей.
дипломная работа [1,2 M], добавлен 24.06.2015Типы источников излучения, принципы их классификации. Источники излучения симметричные и несимметричные, газоразрядные, тепловые, с различным спектральным распределением энергии, на основе явления люминесценции. Оптические квантовые генераторы (лазеры).
реферат [1,8 M], добавлен 19.11.20101 квантово-механическая гипотеза Планка о квантованности излучения (поглощения) и вывод формулы для спектральной плотности энергетической светимости черного тела - теоретическое обоснование экспериментально наблюдавшихся законов излучения черного тела.
реферат [71,4 K], добавлен 08.01.2009Поля и излучения низкой частоты. Влияние электромагнитного поля и излучения на живые организмы. Защита от электромагнитных полей и излучений. Поля и излучения высокой частоты. Опасность сотовых телефонов. Исследование излучения видеотерминалов.
реферат [11,9 K], добавлен 28.12.2005Тепловое излучение, квантовая гипотеза Планка. Квантовые свойства электромагнитного излучения. Формула Эйнштейна для фотоэффекта. Корпускулярно-волновой дуализм материи. Соотношения неопределенностей Гейзенберга. Стационарное уравнение Шредингера.
учебное пособие [1,4 M], добавлен 06.05.2013Свойства ядерных изомерных состояний. Характеристики гамма-излучения возбужденных ядер. Механизм обходных переходов. Оценка итоговых выходов ядер в метастабильном состоянии, образующихся в процессе обходного возбуждения с помощью синхротронного излучения.
дипломная работа [934,0 K], добавлен 16.05.2017Моделирование параметрического рентгеновского излучения релятивистского электрона в геометрии рассеяния Лауэ. Исследование влияния асиметрии на угловую плотность дифрагированного переходного излучения. Спектрально-угловые характеристики излучений.
реферат [1,4 M], добавлен 22.06.2014Квантово-механическая картина строения атома. Квантовые числа. Пространственное квантование. Спин электрона. Суть опыта Штерна и Герлаха. Эффект Зеемана. Расщепление энергетических уровней в магнитном поле. Орбитальный магнитный момент. Проекция спина.
презентация [3,7 M], добавлен 07.03.2016Взаимодействие лазерного излучения с атомами. Пробой жидкостей под действием лазерного излучения. Туннельный эффект в лазерном поле. Модель процессов ионизации вещества под воздействием лазерного излучения. Методика расчета погрешностей измерений.
дипломная работа [7,4 M], добавлен 10.09.2010Экспериментальное наблюдение характеристического излучения атома натрия в возбуждённом состоянии - в процессе горения; определение длины волны и энергетического уровня перехода наружного электрона, которым обусловлен характеристический цвет излучения.
практическая работа [13,7 K], добавлен 07.12.2010Свойства и характеристики оптического излучения. Расчет потока излучения, падающего на фоточувствительный элемент. Расчет амплитуды переменной составляющей сигнала и величины постоянной составляющей тока на выходе. Расчет порога чувствительности.
курсовая работа [868,6 K], добавлен 28.09.2011Предел, ограничивающий точность измерений. Математическая формулировка принципа неопределенностей Гайзенберга. Принцип соответствия между квантовомеханическими величинами и понятиями классической механики. Волновая функция и ее статистический смысл.
презентация [97,0 K], добавлен 28.07.2015Классическая модель строения атома. Понятие орбиты электрона. Набор возможных дискретных частот. Водородоподобные системы по Бору. Недостатки теории Бора. Значение квантовых чисел. Спектр излучения атомов. Ширина спектральных линий. Доплеровское уширение.
реферат [145,6 K], добавлен 14.01.2009История открытия рентгеновского излучения. Источники рентгеновских лучей, их основные свойства и способы регистрации. Рентгеновская трубка, ускорители заряженных частиц. Естественная и искусственная радиоактивность. Применение рентгеновского излучения.
презентация [427,3 K], добавлен 28.11.2013Радиоактивные излучения, их сущность, свойства, единицы измерения, физическая доза и мощность. Газоразрядные счётчики ионизирующих частиц. Конструкция и принципы работы счётчиков Гейгера с высоковольтным питанием, СТС-5 и слабого бета-излучения СТБ-13.
курсовая работа [3,8 M], добавлен 05.11.2009Взаимодействие света с веществом. Основные различия в дифракционном и призматическом спектрах. Квантовые свойства излучения. Поглощение и рассеяние света. Законы внешнего фотоэффекта и особенности его применения. Электронная теория дисперсии света.
курсовая работа [537,4 K], добавлен 25.01.2012Состояние квантовомеханической системы. Волновая функция (амплитуда вероятности). Операторы динамических переменных. Собственные функции и значения операторов. Дельта-функция Дирака. Операторы координаты и импульса, соотношение неопределенности.
курсовая работа [446,6 K], добавлен 31.03.2011Электромагнитное излучение как распространяющееся в пространстве возмущение (изменение состояния) электромагнитного поля, его виды. Применение радиоволн, инфракрасного излучения. Распространение и краткая характеристика электромагнитного излучения.
презентация [2,6 M], добавлен 31.03.2015Законы квантовой механики, сущность и границы её применимости. Эффект Комптона и свойства света в период формирования новой физики. Волновая теория Бройля и ряд его крупнейших технических достижений. Теория теплового излучения и электромагнетизм.
реферат [36,5 K], добавлен 26.02.2012Взаимодействие заряженных частиц и со средой. Детектирование. Определение граничной энергии бета-спектра методом поглощения. Взаимодействие заряженных частиц со средой. Пробег заряженных частиц в веществе. Ядерное взаимодействие. Тормозное излучение.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 06.02.2008
