Квадруполь в электростатике. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Квадруполь в электростатике - ограниченная система зарядов с нулевыми суммарным зарядом q и дипольным электрич. моментом р^е, но отличным от нуля тензором квадруполъного момента . Последний наряду со среднеквадратичным радиусом D распределения плотности зарядов r(r) (

) определяет электрич. свойства К.: поле на больших расстояниях, взаимодействие с внеш. полями и т. п. Так, энергия взаимодействия между К. с центром в точке r=0 и системой внеш. зарядов, создающих плавно неоднородное (в области, занятой К.) поле

, равна

(высшие мультипольные моменты опущены, величины Сj₀ и Dj₀ берутся в точке r=0). В своём идеальном воплощении К. состоит из четырёх точечных зарядов q_n, распределенных с плотностью

и удовлетворяющих условиям

(d(r) - дельта-функция Дирака). Различают аксиальные К., в к-рых все заряды выстроены вдоль оси, плоские К., в к-рых заряды лежат в одной плоскости, и др. Точечный К. характеризуется распределением

, для к-рого поле на любом удалении совпадает с полем "чистого" К. Иногда вводят понятие внутр. К., "конструктивно" не отличающегося от обычного внешнего, но с использованием поля во внутр., свободной от зарядов области. В двумерном симметричном случае потенциал внутр. К. вблизи центра r²=x²+y²@0 имеет вид j=const.(x²-у²), в трёхмерном аксиально симметричном варианте j=соnst(x²+y²-2z²) и т. п. Такие поля создаются, в частности, внутри квадрупольных конденсаторов, состоящих, напр., в двумерном случае из четырёх металлич. стержней с чередующимися по периметру попарно разноимёнными, но равными по величине зарядами. Квадрупольные конденсаторы применяются в ускорителях заряж. частиц при жёсткой фокусировке пучка, в мазерах с молекулярными пучками и др. устройствах, предназначенных для сортировки частиц по их дипольным или мультипольным моментам. В магнитостатике магн. К. аналогично электрическому К. определяется как ограниченная система замкнутых токов с нулевым магн. дипольным моментом р^m, но отличным от нуля псевдотензором магн. квадрупольного момента Q^m_ik. В идеальном варианте аксиально-симметричный магн. К. представляется совокупностью двух зеркально-симметричных рамок c токами, равными по величине и противоположными по знаку. Изменяющиеся во времени электрич. и магн. К. являются источниками квадруполъного излучения эл--магн. волн. В акустике также используется понятие К., чаще всего при описании совокупности дипольных излучателей с нулевым суммарным дипольным моментом.

Знаете ли Вы, как разрешается парадокс Ольберса?
(Фотометрический парадокс, парадокс Ольберса - это один из парадоксов космологии, заключающийся в том, что во Вселенной, равномерно заполненной звёздами, яркость неба (в том числе ночного) должна быть примерно равна яркости солнечного диска. Это должно иметь место потому, что по любому направлению неба луч зрения рано или поздно упрется в поверхность звезды.
Иными словами парадос Ольберса заключается в том, что если Вселенная бесконечна, то черного неба мы не увидим, так как излучение дальних звезд будет суммироваться с излучением ближних, и небо должно иметь среднюю температуру фотосфер звезд. При поглощении света межзвездным веществом, оно будет разогреваться до температуры звездных фотосфер и излучать также ярко, как звезды. Однако в дело вступает явление "усталости света", открытое Эдвином Хабблом, который показал, что чем дальше от нас расположена галактика, тем больше становится красным свет ее излучения, то есть фотоны как бы "устают", отдают свою энергию межзвездной среде. На очень больших расстояниях галактики видны только в радиодиапазоне, так как их свет вовсе потерял энергию идя через бескрайние просторы Вселенной. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.

РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА

Глоссарий по физике

Квадруполь в электростатике

Литература по квадруполям в электростатике