Rayonnement dipolaire et multipolaire
Les dipôles oscillants constituent les radiateurs les plus simples, et l'expansion multipolaire permet d'organiser le rayonnement émis par toute source localisée.
Definition
La description du rayonnement d'une source localisée et variable dans le temps comme une série de contributions multipolaires — dipôle électrique, dipôle magnétique, quadrupôle électrique, et ordres supérieurs — chacune avec un motif angulaire et une puissance caractéristiques, dominée pour les petites sources par le terme non nul d'ordre le plus bas.
Scope
Ce sujet aborde le rayonnement dipolaire électrique et magnétique, leurs distributions angulaires, leur puissance totale rayonnée et leur dépendance en fréquence, l'expansion multipolaire systématique du rayonnement d'une source oscillante localisée, ainsi que les forces relatives des ordres multipolaires successifs. Il fournit les outils standards pour analyser l'émission des molécules, des antennes et des noyaux dans le régime des grandes longueurs d'onde.
Core questions
- Quel est le diagramme de rayonnement et la puissance d'un dipôle électrique oscillant ?
- Comment le rayonnement dipolaire magnétique et les rayonnements multipolaires d'ordre supérieur se comparent-ils en termes d'intensité ?
- Comment l'expansion multipolaire organise-t-elle le rayonnement d'une source générale ?
Key concepts
- rayonnement dipolaire électrique
- rayonnement dipolaire magnétique
- rayonnement quadrupolaire électrique
- expansion multipolaire
- distribution angulaire
- dépendance de la puissance rayonnée
Key theories
- Rayonnement dipolaire électrique
- Un dipôle électrique oscillant rayonne avec un motif angulaire caractéristique et une puissance totale qui varie comme le carré du moment dipolaire et la quatrième puissance de la fréquence, constituant le terme de rayonnement principal et généralement dominant.
- Expansion multipolaire du rayonnement
- Le rayonnement d'une source localisée est développé en multipôles électriques et magnétiques d'ordre croissant, chaque ordre successif étant généralement plus faible d'un facteur lié au rapport entre la taille de la source et la longueur d'onde.
Clinical relevance
La théorie du rayonnement multipolaire explique l'émission et l'absorption atomiques et moléculaires, les diagrammes de rayonnement des antennes, la prédominance des transitions dipolaires en spectroscopie, et les règles de sélection utilisées pour interpréter les spectres en chimie et en astrophysique.
History
Hertz a analysé le rayonnement d'un dipôle oscillant lors de ses expériences de 1888, offrant la première description détaillée d'un système rayonnant. L'expansion multipolaire systématique s'est développée à mesure que la théorie électromagnétique mûrissait et est devenue essentielle pour le rayonnement atomique et nucléaire.
Key figures
- Heinrich Hertz
- Joseph Larmor
- James Clerk Maxwell
Related topics
Seminal works
- jackson1998
- landau1975
Frequently asked questions
- Pourquoi le rayonnement dipolaire électrique est-il généralement dominant ?
- Pour les sources beaucoup plus petites que la longueur d'onde, chaque ordre multipolaire supérieur est plus faible ; ainsi, à moins que le moment dipolaire électrique ne s'annule par symétrie, il domine la puissance rayonnée.
- Pourquoi le rayonnement dipolaire augmente-t-il si fortement avec la fréquence ?
- La puissance rayonnée d'un dipôle oscillant varie avec la quatrième puissance de la fréquence, ce qui explique pourquoi les oscillations de plus haute fréquence rayonnent beaucoup plus efficacement et est à la base d'effets tels que la couleur bleue de la lumière solaire diffusée.