Как понять "ускорение излучения заряда" с помощью интуиции? [дубликат]

Хотя я знаю, что ускоряющие заряды производят ЭМ-излучение (по крайней мере, во многих случаях), большинство дискуссий по этому вопросу сосредоточено только на том, какая ситуация будет излучать ЭМ-излучение, а какая нет, с очень небольшим упоминанием интуиции, стоящей за этим физическим явлением. .

Недавно я пытался понять, почему ускоряющаяся масса порождает гравитационную волну (предсказанную общей теорией относительности), поэтому я подумал, что первый шаг — сначала понять это для заряда (в конце концов, они очень похожи), но, что удивительно для обсуждения, я мог найти, что на самом деле нет никаких объяснений по этому поводу.

В то время как математика может доказать, что ускоряющие заряды иногда излучают электромагнитные волны, мне нужно объяснение, основанное на интуиции, которое показывает, почему это так. Пожалуйста, не используйте формулы, чтобы объяснить это.

Кроме того, да, я искал по этой теме и видел упоминание о «сохранении энергии» и «работе, проделанной с частицей». Но тогда это все еще не объясняет, почему энергия теряется с точки зрения электромагнитного излучения. Википедия говорит, что такое поведение как-то связано со специальной теорией относительности.

Почему вы думаете, что есть объяснение с помощью вашей интуиции? (Я не говорю, что есть, я не говорю, что нет.) А вывод формулы Лармора вас не удовлетворяет?
Ссылка, которую я предложил, имеет достаточно четкое описание процесса, но это не поможет понять генерацию гравитационных волн. Совершенно иначе описывается ускорение в GR.
@ACuriousMind Этот факт сообщается студентам-физикам как факт задолго до того, как они изучают основы электромагнитной теории (при обсуждении ограничений модели Бора). Вы уверены, что это правильный способ справиться с этим?
«Пожалуйста, не используйте формулы, чтобы объяснить это». Сделанный.
Интуитивно это можно понять как комптоновское рассеяние: поток фотонов рассеивается на электроне, следовательно, электрон ускоряется, а излучение состоит из рассеянных фотонов.
я бы не сказал, что это дубликат, поскольку он требует интуитивного объяснения, а не формального . Конечно, нет необходимости в том, чтобы они были разными, и, конечно, иногда они
Поскольку я не могу опубликовать ответ, я просто укажу на две вещи: ускорение связано с изменением инерции объекта , но инерция также связана с зарядом и излучением , поэтому их балансировка дает эффект (и, как указал ответ Анны, эффект Черенкова является образцовым)

Ответы (3)

Представьте себе силовые линии точечного заряда — все они направлены наружу от заряда в радиальном направлении. Теперь рассмотрим следующее утверждение: изменение поля не распространяется мгновенно, оно должно распространяться посредством локального взаимодействия. Когда мы подталкиваем к атаке, рябь в поле распространяется, чтобы сообщить другим линиям поля: «Эй, ребята, босс движется, приспосабливайтесь». Следующая анимация прекрасно это демонстрирует:

ускоряющий заряд

Однако на этой анимации вы можете видеть, что рябь устанавливает новое состояние силовых линий, и для равномерно движущегося заряда новые ряби не создаются. Эта пульсация поля и есть то, что мы называем электромагнитной волной .

Это красивая анимация, но в какой момент начинается ускорение? это выглядит однообразно движущимся.
@annav Частица ускоряется, когда начинает двигаться. Во всех остальных случаях смотрите абзац под анимацией.
@annav, в начале анимации есть импульс ускорения.
Итак, анимация посвящена одному пучку фотонов. Возможно, после «подтолкнуть к обвинению» вы должны поставить в скобках «предоставление мгновенного d (v) / dt» или что-то в этом роде, чтобы прояснить это. подталкивание слишком общее.
@annav пульс на самом деле, скорее всего, представляет собой большое постоянное ускорение в течение короткого времени. Если бы оно было мгновенным, мы бы увидели не непрерывные силовые линии, а разрыв. То есть "подталкивание" как "краткий момент ускорения" кажется уместным.
Чтобы получить ускорение частицы, вам нужен некоторый ввод. Этот ввод, наконец, из поля EM. Или какая-то частица рядом с нашей частицей ускоряется (опять же от ЭМ поля) и возникающее в результате этого поля ускорения попадает в нашу частицу и таким образом они чувствуют друг друга.

Я думаю, что понимание черенковского излучения на качественном уровне может немного помочь.

Черенковское излучение возникает, когда заряженная частица, чаще всего электрон, проходит через диэлектрическую (электрически поляризуемую) среду со скоростью, превышающей скорость, с которой свет в противном случае распространялся бы в той же среде.

Более того, скорость, которую необходимо превысить, — это фазовая скорость света, а не групповая скорость света. Фазовую скорость можно резко изменить, используя периодическую среду, и в этом случае можно даже получить черенковское излучение без минимальной скорости частиц, явление, известное как эффект Смита-Перселла. В более сложной периодической среде, такой как фотонный кристалл, можно также получить множество других аномальных черенковских эффектов, таких как излучение в обратном направлении (тогда как обычное черенковское излучение образует острый угол со скоростью частицы).

черенковское излучение

Геометрия черенковского излучения (показана для идеального случая отсутствия дисперсии)

Когда заряженная частица движется, она разрушает локальное электромагнитное поле в своей среде. В частности, среда электрически поляризуется электрическим полем частицы. Если частица движется медленно, то возмущение упруго релаксирует, возвращаясь к механическому равновесию по мере прохождения частицы. Однако, когда частица движется достаточно быстро, ограниченная скорость отклика среды означает, что за частицей остается возмущение, и энергия, содержащаяся в этом возмущении, излучается в виде когерентной ударной волны. Распространенной аналогией является звуковой удар. сверхзвукового самолета или пули.

Теперь эксперимент Майкельсона-Морли позволил обойтись без светоносного эфира, но квантовая электродинамика ввела вакуум, который в некотором смысле является всепроникающим полем, согласующимся, хотя и со специальной теорией относительности. Можно было бы помахать , что ускорение заряженной частицы искажает ее однородное взаимодействие с вакуумом и часть энергии, подводимой для ускорения, переходит к реальным фотонам аналогично тому, как черенковское излучение частицы тормозит (отрицательное ускорение) полем среды, энергия, испускаемая в виде фотонов. Правда в том, что математические формулировки в обоих случаях необходимы для любого веского аргумента.

Кстати, я понимаю аргумент « махание рукой », но мне придется не согласиться. Видите ли, когда человек понимает , какие части задействованы и почему, тогда математическое описание представляет собой просто уравновешивающее отношение между этими частями. Все начинается с того, что должно быть сбалансировано с чем и почему. Если это не понято (или похоронено под формализмом), можно манипулировать любыми уравнениями и все же быть на шаткой почве (каламбур :))
Следование правильной математике , сделанной Ньютоном/Галилеем и др., не даст и не объяснит ни специальную теорию относительности, например, ни квантовую механику (а-ля Гейзенберг).
Как говаривали прошлые физики анзац :)
@НикосМ. хорошо, физика моделирует наблюдения, используя математические инструменты с их аксиомами и физическими постулатами, которые связывают математику с наблюдениями. Если не следовать своего рода платоническому мировоззрению, «существует математика, и природа отлита в нее», чего я не делаю.
Анна, тогда я не вижу разногласий

Для ускорения зарядов вы прямо или косвенно используете электромагнитные поля. В ускорительных трубках напрямую, для физических тел косвенно с поверхностным электрон-электронным взаимодействием. Часть этого ЭМ-эффекта ускользает в тот же момент, и вы получаете радиацию. Та же ситуация, когда частицы двигались по кругу или останавливались.

Написав это, я понимаю, что это можно объяснить и с точки зрения термодинамики. Невозможно передать 100% энергии.

Как понять "ускорение излучения заряда" с помощью интуиции? [дубликат]
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v