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类型带电粒子与电磁场相互作用1.ppt

  • 上传人:scg750829
  • 文档编号:9810557
  • 上传时间:2019-09-06
  • 格式:PPT
  • 页数:22
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    带电粒子与电磁场相互作用1.ppt
    资源描述:

    1、本章讨论带电粒子与电关场的相互作用。这是进一步认识许多物理过程的本质以及物质微观结构的重要基础。,首先在一般情况下讨论带电粒子产生电磁场问题,求出作任意运动带电粒子产生的电势表达式。原则上,对于任何带电的体系都可以通过叠加而求得它的热和场。,讨论带电粒子的辐射以及电磁场对粒子自自的作用力。,计算以任意速度相对于某参考系运动的带电粒子激发的电磁场时,最基本的公式仍然是推迟势。,由于推迟热只与粒子的运动速度有关而不依赖于粒子的加速度。因此,可以在粒子的静止参考系 与任意参考系之间,对四维热矢量作Lorentz变换。,1、李纳维谢尔热(Lienard-Wiechert),设带电粒子e以任意速度 相对

    2、于系运动,粒子的位置矢量为 ,在粒子静止的参考系 看来,在 时刻场点 处的推迟势,在形式上与静止点电荷的势相同。,在 与系之间,粒子到场点的距离与r的Lorentz变换是,是系中场点的位置矢量,t是粒子激发电磁作用的时刻, 是在场点观察到电磁作用的时刻。,变换后粒子在系中的势为,任意运动带电粒子的李纳一维谢尔势。,都是t 的函数。,2、任意运动带电粒子的辐射,式中 为 的单位矢量(方向)。,根据以上所有条件,得到相对于系作任意运动的带电粒子激发的电磁场:,由此两式可看出:电场和磁场都是由两部分组成,第一部分场的特点是与距离的平方成反比,这部分场与电荷联系在一起,不代表辐射的电磁场,感应场(或自

    3、有场)。,另一部分是与距离的一次方成反比的项,并且与粒子运动的速度和加速度有关,称为辐射场(或加速度场),而且 三者满足右手螺旋法则。,瞬时辐射场能流为,在考虑辐射功率时,应当用粒子的辐射时间dt来计算,将能流 对以粒子所在点为球心,任意半径为r的球面积分,即得到t单位时间内粒子的辐射功率,辐射功率角分布为,注意:以上所有结果在低速 运动情况下(即 很小,v c,并且 ),与第五章的结果一致。,3、轫致辐射,轫致辐射是指 时的辐射,如直线加速器中的辐射。,(a) 场分布情况,(b) 辐射能流,式中为 与 的夹角。,(c) 辐射角分布,(d) 辐射功率,令cos= x,则,当=0时,cos =1,即x=1。 当=时,cos = 1,即x= 1。,改用粒子所受的力 来表示辐射功率,下图表示辐射功率角分布,4、同步加速辐射,带电粒子作园周运动时速度与加速度总是互相垂直时,粒子发出的辐射称为同步加速辐射。,设在t 时刻粒子的瞬时速度 沿z轴,加速度 沿x轴, 与 的夹角为。,(a) 场分布,(b) 辐射能流,(c) 辐射功率角分布,(d) 辐射功率,辐射功率角分布图,=0,辐射最强。,辐射集中在0arccos(v/c)范围内,且v愈大能量分布愈集中。,

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