Почему заряженная частица не излучает энергию при круговом движении в однородном магнитном поле?

В моем курсе физики я узнал, что одним из недостатков атомной модели Резерфорда было то, что когда электрон будет вращаться вокруг ядра, он испытывает ускорение, поэтому он должен излучать энергию и, следовательно, падать на ядро.

Точно так же, когда заряженная частица брошена в плоскость, перпендикулярную однородному магнитному полю, она совершает равномерное круговое движение с радиусом р "=" м в / д Б .

Мой вопрос: почему здесь заряженная частица не излучает энергию? Даже в этом случае заряженная частица ускоряется, как это было в модели атома Резерфорда. Так не должен ли радиус и в этом случае уменьшаться?

Ответы (3)

Заряженная частица, циркулирующая в магнитном поле, действительно излучает энергию, и это называется синхротронным излучением. Все круговые ускорители частиц имеют потери энергии из-за этого излучения.

Это только синхротронное излучение, если скорость частицы релятивистская. В противном случае это циклотронное излучение. Динамика выбросов в этих двух случаях сильно различается, отсюда и придирка. :)
Значит ли это, что радиус будет продолжать уменьшаться со временем?
Да. Радиус уменьшается, поэтому ускорителям приходится подавать импульсы на пучки, чтобы они оставались с тем же импульсом/радиусом.
@Kitchi и циклотрон, и синхротрон имеют релятивистскую энергию. Когда говорят о частицах, речь идет о долях с. Именно при сверхвысоких энергиях гармоники циклотронного излучения становятся настолько плотными, что становятся континуумом. astro.umd.edu/~miller/teaching/astr601/lecture16.pdf
@annav - Синхротронное излучение предназначено только для релятивистского движения, потому что тогда вы увидите релятивистское излучение излучения в направлении движения. Циклотронное излучение находится в нерелятивистском пределе, и пока λ >> Размер излучающей системы можно аппроксимировать дипольным полем излучения. Эти две ссылки объясняют это более подробно. (предупреждение в формате PDF).

Добавлю лишь, что есть даже естественный (не искусственный) источник синхротронного излучения: Крабовидная туманность (остаток сверхновой, наблюдавшейся в 1054 году). Таким образом, причина, по которой мы его видим (даже в маленькие телескопы), сильно отличается от других небесных источников (где мы наблюдаем свет от горячих звезд, акреционных дисков или возбужденного газа).

Это действительно хороший вопрос, и он озадачил меня на протяжении многих лет.

Физика состоит из множества различных теорий, и по мере развития истории физики совершенствовали их или создавали новые. Мой любимый пример — теория гравитации Ньютона, которая отлично объясняет гравитацию для большинства приложений; однако объяснения Эйнштейна гораздо точнее и содержат более полное объяснение.

Электроны, вращающиеся вокруг ядра, верны для электродинамики. Вопрос, который вы задаете, был огромной проблемой (как вы упомянули выше) в течение многих лет. Это было серьезной причиной, по которой люди считали теорию E&M неполной.

Причина, по которой он не излучает, объясняется квантовой механикой. В КМ частицы — это волны и частицы. Электрон является волновой функцией. Волновая функция, окружающая центральный потенциал, будет иметь связанные состояния. Эти связанные состояния НЕ ДВИГАЮТСЯ; волновая функция не изменится в связанном состоянии. Поскольку связанные состояния не движутся, электрическое поле электрона не движется, поэтому ничего не излучается. Это тонкая и очень милая концепция.

Дополнительное примечание: центральный потенциал — это нечто, имеющее только радиальную зависимость, и это тип потенциала, создаваемого ядром.

Что вы имеете в виду под " электрон является волновой функцией "?
Как говорят ответы трехлетней давности, заряженная частица излучает , когда движется по кругу вокруг однородного магнитного поля. Таким образом, нет никакой «причины, по которой он не излучает», когда он действительно излучает.
Почему заряженная частица не излучает энергию при круговом движении в однородном магнитном поле?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v