Radiación dipolar y multipolar
Los dipolos oscilantes son los radiadores más simples, y la expansión multipolar organiza la radiación de cualquier fuente localizada.
Definition
La descripción de la radiación de una fuente localizada que varía en el tiempo como una serie de contribuciones multipolares —dipolo eléctrico, dipolo magnético, cuadrupolo eléctrico y superiores—, cada una con un patrón angular y una potencia característicos, dominada para fuentes pequeñas por el término no nulo más bajo.
Scope
Este tema cubre la radiación dipolar eléctrica y magnética, sus distribuciones angulares y la potencia total radiada y la dependencia de la frecuencia, la expansión multipolar sistemática de la radiación de una fuente oscilante localizada y las fuerzas relativas de los órdenes multipolares sucesivos. Proporciona las herramientas estándar para analizar la emisión de moléculas, antenas y núcleos en el régimen de longitud de onda larga.
Core questions
- What is the radiation pattern and power of an oscillating electric dipole?
- How do magnetic dipole and higher multipole radiation compare in strength?
- How does the multipole expansion organize radiation from a general source?
Key concepts
- radiación de dipolo eléctrico
- radiación de dipolo magnético
- radiación de cuadrupolo eléctrico
- expansión multipolar
- distribución angular
- escalado de potencia radiada
Key theories
- Radiación de dipolo eléctrico
- Un dipolo eléctrico oscilante irradia con un patrón angular característico y una potencia total que escala como el cuadrado del momento dipolar y la cuarta potencia de la frecuencia, siendo el término de radiación principal y generalmente dominante.
- Expansión multipolar de la radiación
- La radiación de una fuente localizada se expande en multipolos eléctricos y magnéticos de orden creciente, siendo cada orden sucesivo típicamente más débil por un factor relacionado con el tamaño de la fuente sobre la longitud de onda.
Clinical relevance
La teoría de la radiación multipolar explica la emisión y absorción atómica y molecular, los patrones de radiación de las antenas, el predominio de las transiciones dipolares en la espectroscopia y las reglas de selección utilizadas para interpretar espectros en química y astrofísica.
History
Hertz analizó la radiación de un dipolo oscilante en sus experimentos de 1888, proporcionando la primera imagen detallada de un sistema radiante. La expansión multipolar sistemática se desarrolló a medida que la teoría electromagnética maduró y se volvió esencial para la radiación atómica y nuclear.
Key figures
- Heinrich Hertz
- Joseph Larmor
- James Clerk Maxwell
Related topics
Seminal works
- jackson1998
- landau1975
Frequently asked questions
- ¿Por qué la radiación de dipolo eléctrico suele ser dominante?
- Para fuentes mucho más pequeñas que la longitud de onda, cada orden multipolar superior es más débil, por lo que, a menos que el momento dipolar eléctrico se anule por simetría, domina la potencia radiada.
- ¿Por qué la radiación dipolar aumenta tan bruscamente con la frecuencia?
- La potencia radiada de un dipolo oscilante escala con la cuarta potencia de la frecuencia, razón por la cual las oscilaciones de mayor frecuencia irradian de manera mucho más eficiente y subyacen a efectos como el color azul de la luz solar dispersada.