Wie beeinflusst elektromagnetische Strahlung die Geschwindigkeit eines geladenen Teilchens?

Da das Teilchen beschleunigt und geladen ist, sollte es Strahlung abgeben. Ist das richtig?

So werden Experimente mit Strahlung oft erklärt - Strahlung kommt von Orten, an denen Ladungsbeschleunigung auftritt.

Außerdem wurde festgestellt, dass die Orbitalbewegung geladener Teilchen in einem Zyklotron immer von EM-Strahlung begleitet ist, die offensichtlich von dem Ring ausgeht, in dem sich die Elektronen in Kreisbewegung befinden.

Theoretisch basiert dies auf einer bestimmten Version der EM-Theorie, bei der die Felder rein retardiert sind. Diese Version ist am gebräuchlichsten und intuitivsten, und ich nehme an, es ist kein großer Fehler zu sagen, dass sie richtig ist, aber daraus folgt nicht, dass das tatsächlich passiert.

Es gibt mehrere möglicherweise korrekte Erklärungen - andere Ansichten der Experimente, wie die von Tetrode, Fokker, Frenkel, Feynman-Wheeler usw., bei denen die vorhandene/erfasste Strahlung nicht nur das verzögerte (in Teilchen entstehende) Feld der geladenen Teilchen ist. Zum Beispiel hat das halb verzögerte, halb fortgeschrittene Feld zwei wichtige Teile – die verzögerte Hälfte, die mit der obigen Sichtweise kompatibel ist, stammt aus dem Teilchen und breitet sich bis ins Unendliche aus, aber die andere, fortgeschrittene, kommt aus der Unendlichkeit und kollabiert auf dem Partikel. Diese Ansicht ist nicht üblich, aber sie wurde von den oben genannten Personen ernsthaft in Betracht gezogen und nie widerlegt.

Und wenn ja, wie wird die kinetische Energie des geladenen Teilchens durch diese Strahlungsfreisetzung beeinflusst?

Das hängt davon ab, ob die Ladungsverteilung mit endlicher Dichte oder punktförmig ausgedehnt wird.

Wenn die Ladung überall endliche räumliche Dichte hat, dann kann der Satz von Poynting abgeleitet werden. Wenn die Felder verzögert werden, kann die Larmor-Formel abgeleitet werden, die besagt, dass die Energie, die das Teilchen pro Zeiteinheit abgibt, proportional zum Quadrat der Beschleunigung ist. Wenn das Teilchen eine stabile innere Struktur hat, entspricht dies pro Energieerhaltung ungefähr dem Verlust an kinetischer Energie pro Zeiteinheit (es gibt immer eine Diskrepanz aufgrund von EM-Energie in der Nähe des Teilchens), und so verliert das Teilchen kinetische Energie bis zu seiner die Bewegung ändert sich in eine geradlinige Bewegung oder das Teilchen bewegt sich nicht mehr.

Wenn andererseits das Teilchen wirklich ein Punkt ist, kann das Poynting-Theorem nicht abgeleitet werden und die Larmor-Formel kann nicht abgeleitet werden. Außerdem sind sie nicht konsequent anzuwenden, auch wenn wir sie wörtlich aus dem obigen Fall übernommen haben.

Wenn die Felder verlangsamt werden, erzeugt ein solches Teilchen ausgehende Änderungen im EM-Feld, aber diese müssen nicht notwendigerweise irgendwelche Auswirkungen auf die Bewegung des Teilchens haben.

Die Zyklotron-/Synchrotronstrahlung trägt definitiv viel Energie und ist in der Lage, viel Energie freizusetzen. Damit diese Erklärungen anwendbar sind, bedeutet dies, dass entweder die Teilchen selbst ausgedehnte Ladungen sind oder sie punktförmig sind, aber dann Strahlung von vielen von ihnen synchron abgeht, so dass sie effektiv eine ausgedehnte Verteilung im physikalischen Sinne bilden.

Da die Ladungen in Zyklotronen in sogenannten Bündeln (Milliarden von Elektronen) beschleunigt werden und da nie eine innere Struktur von Elektronen gefunden wurde, halte ich die zweite Erklärung für wahrscheinlicher - die Strahlen des Energiestroms kommen von vielen Teilchen nahe beieinander anstatt von einem Teilchen.

Es wird langsamer, wodurch seine Geschwindigkeit abnimmt, und wegen$r=mv/qB$Der Radius nimmt ebenfalls ab und Sie erhalten eine spiralförmige Bewegung.

Diese strahlungsbedingte Verzögerung ist als Abraham-Lorentz-Kraft der Strahlungsrückwirkung bekannt. Mit diesen Gleichungen können Sie die Spiralbewegung genauer ableiten. Dieser Effekt ist auch dafür verantwortlich, dass das klassische Bild des Atoms wegen des durch die Unschärferelation geretteten Kollapses scheitert.