Классические безызлучательные условия определяют условия согласно классическому электромагнетизму, при которых распределение ускоряющих зарядов не будет испускать электромагнитное излучение . Согласно формуле Лармора в классическом электромагнетизме, единичный точечный заряд при ускорении испускает электромагнитное излучение, то есть свет . Однако в некоторых классических электронных моделях распределение зарядов может быть ускорено, так что излучение не испускается. [1] Современный вывод этих условий отсутствия излучения Германом А. Хаусом.основан на компонентах Фурье тока, создаваемого движущимся точечным зарядом. Он утверждает, что распределение ускоренных зарядов будет излучать тогда и только тогда, когда оно будет иметь компоненты Фурье, синхронные с волнами, движущимися со скоростью света . [2]
История
Поиск безызлучательной модели для электрона на атоме доминировал в ранних работах по атомным моделям. В планетарной модели атома электрон на орбите будет постоянно ускоряться по направлению к ядру и, таким образом, согласно формуле Лармора, испускать электромагнитные волны . В 1910 году Пауль Эренфест опубликовал короткую статью «Неправильные электрические движения без магнитных и радиационных полей», демонстрирующую, что уравнения Максвелла допускают существование ускоряющих зарядовых распределений, которые не испускают излучения. [3] Однако необходимость в неизлучающем классическом электроне была отвергнута в 1913 году моделью атома Бора , которая постулировала, что электроны, вращающиеся вокруг ядра по определенным круговым орбитам с фиксированными угловым моментом и энергией, не будут излучать. Современная атомная теория объясняет эти стабильные квантовые состояния с помощью уравнения Шредингера .
Между тем, наше понимание классического безызлучательного излучения значительно продвинулось с 1925 года. Начиная с 1933 года Джордж Адольф Шотт опубликовал удивительное открытие о том, что заряженная сфера при ускоренном движении (например, электрон, вращающийся вокруг ядра) может иметь безызлучательные орбиты. [4] Признавая, что подобные предположения вышли из моды, он предполагает, что его решение может применяться к структуре нейтрона . В 1948 году Бом и Вайнштейн также обнаружили, что распределение заряда может колебаться без излучения; они предлагают решение, которое может применяться к мезонам . [5] Затем, в 1964 году, Гедеке впервые вывел общее условие отсутствия излучения для расширенного распределения заряда-тока и привел множество примеров, некоторые из которых содержали спин и могли быть использованы для описания элементарных частиц . Своим открытием Гедеке предположил: [6]
Естественно, очень заманчиво предположить из этого, что существование постоянной Планка подразумевается классической электромагнитной теорией, дополненной условиями отсутствия излучения. Такая гипотеза была бы по существу эквивалентна предложению «теории природы», в которой все стабильные частицы (или агрегаты) представляют собой просто неизлучающие распределения тока и заряда, механические свойства которых имеют электромагнитное происхождение.
Условие отсутствия излучения в течение многих лет в значительной степени игнорировалось. Филип Перл рассматривает эту тему в своей статье 1982 года « Классические электронные модели» . [7] В 1984 г. появилась докторская диссертация в Рид-колледже о неизлучении в бесконечных плоскостях и соленоидах . [8] Важный прогресс произошел в 1986 г., когда Герман Хаус вывел условие Гедеке по-новому. [2] Хаус считает, что все излучение вызывается светоподобными фурье-компонентами распределения заряда / тока (т.е. компонентами, синхронными со скоростью света ). Когда в распределении нет светоподобных компонентов Фурье, таких как точечный заряд, движущийся равномерно, то излучения нет. Хаус использует свою формулировку для объяснения черенковского излучения, в котором скорость света окружающей среды меньше c .
Приложения
- Условие отсутствия излучения важно для изучения физики невидимости . [ необходима цитата ]
Заметки
- ^ Pearle, Филипп (1978). «Когда классический электрон может ускориться, не излучая излучения?». Основы физики . 8 (11–12): 879–891. Bibcode : 1978FoPh .... 8..879P . DOI : 10.1007 / BF00715060 . S2CID 121169154 .
- ^ а б Хаус, HA (1986). «Об излучении точечных зарядов». Американский журнал физики . 54 (12): 1126–1129. Bibcode : 1986AmJPh..54.1126H . DOI : 10.1119 / 1.14729 .
- ^ Эренфест, Пауль (1910). "Ungleichförmige Elektrizitätsbewegungen ohne Magnet- und Strahlungsfeld". Physikalische Zeitschrift . 11 : 708–709.
- ^ Schott, GA (1933). «Электромагнитное поле движущейся равномерно и жестко наэлектризованной сферы и его безызлучательные орбиты». Философский журнал . 7. 15 : 752–761. Выложите резюме .
- ^ Бом, Д .; Вайнштейн, М. (1948). «Автоколебания заряженной частицы». Физический обзор . 74 (12): 1789–1798. Bibcode : 1948PhRv ... 74.1789B . DOI : 10.1103 / PhysRev.74.1789 .
- ^ Goedecke, GH (1964). «Классические безызлучательные движения и возможные последствия для квантовой теории». Физический обзор . 135 (1B): B281 – B288. Bibcode : 1964PhRv..135..281G . DOI : 10.1103 / PhysRev.135.B281 .
- ^ Перл, Филипп (1982). «Классические электронные модели». В Теплицне (ред.). Электромагнетизм: пути к исследованию . Нью-Йорк: Пленум. С. 211–295.
- ^ Эбботт, Тайлер А; Гриффитс, Дэвид Дж (1985). «Разгон без излучения». Американский журнал физики . 53 (12): 1203. Bibcode : 1985AmJPh..53.1203A . DOI : 10.1119 / 1.14084 .
Внешние ссылки
- Физика невидимости: Ускорение без излучения, часть I