Квадрупольное излучение. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Квадрупольное излучение - излучение, обусловленное изменением во времени квадруполъного момента (электрич., магн., акустич., гравитационного) системы. Для эл--магн. излучения различают электрич. и магн. К. и. в зависимости от того, вызывается ли оно изменением компонент тензора электрического

или магнитного

квадрупольных моментов (ср. в ст. Диполъное излучение). Выделение К. и. наиб. важно для источников, занимающих область малого размера l по сравнению с излучаемыми длинами волн К: lЪl. Это условие ограничивает скорости и движения зарядов в источнике К. и. нерелятивистскими значениями: u~cl/l, характерная частота К. и. w~u/l. Согласно классич. электродинамике, интенсивность I(t) излучения системы зарядов в вакууме в единицу времени с точностью до членов ~(l/l)⁶ равна:

где р^е, р^m и T - электрич., магн. и тороидальный дипольные моменты соответственно. Вклад электрич. К. и. определяется последним слагаемым (i, k=1, 2, 3), интенсивность электрич. К. и. имеет тот же порядок (l/l)⁴, что и магн. дипольное излучение [магн. К. и. и тороидное дипольное излучение появляются только в след, порядке (l/l)⁶]. К. и. особенно важно для источников, не обладающих дипольными моментами (p^e=0, р^m=0), напр., для замкнутых систем, состоящих из частиц, у к-рых отношение зарядов к массе одинаково. Электрич. и магн. поле К. и. убывает при удалении от источника обратно пропорционально расстоянию, как и поле дипольного излучения. При гармонич. законе изменения квадрупольного момента,

, с частотой w средняя по времени интенсивность излучения равна

Её угл. распределение (диаграмма направленности) в случае источника с осью симметрии z (i=3) выше второго порядка, когда отличны от пуля только диагональные составляющие

, имеет вид

Здесь I_q - интенсивность, отнесённая к единице телесного угла в направлении наблюдения n, q-полярный угол между n и осью z. В отсутствие указанной симметрии источника интенсивность К. и. I_q имеет более сложную диаграмму направленности, зависящую также от азимутального угла j (как квадрат нек-рой линейной суперпозиции функций const, cosj, sinj, cos2j и sin2j), а само К. и. связано с потерей момента импульса излучающей системой зарядов. При квантовом описании К. и. последнее обстоятельство приводит к ограничениям (отбора правилам)на те энергетич. состояния излучающей системы, между к-рыми возможны квадрупольные квантовые переходы. Электрич. К. и. и квадрупольное рассеяние g-лучей, света и микроволн малыми частицами (атомными ядрами, молекулами, пылинками) применяется при спектральном исследовании внутр. структуры и динамич. свойств этих частиц. К. и., наряду с магн. дипольным, определяет время жизни и вероятность перехода из метастабильных состояний, используемых в нек-рых оптич. квантовых генераторах и усилителях.

Литература по квадрупольному излучению

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.