Radiasi Dipol dan Multipol

Dipol berosilasi adalah radiator paling sederhana, dan ekspansi multipol mengorganisir radiasi dari sumber terlokalisasi mana pun.

Definition

Deskripsi radiasi dari sumber bervariasi waktu yang terlokalisasi sebagai serangkaian kontribusi multipol — dipol listrik, dipol magnetik, kuadrupol listrik, dan yang lebih tinggi — masing-masing dengan pola sudut dan daya karakteristik, didominasi untuk sumber kecil oleh suku non-nol terendah.

Scope

Topik ini mencakup radiasi dipol listrik dan magnetik, distribusi sudut dan total daya radiasi serta ketergantungan frekuensinya, ekspansi multipol sistematis dari radiasi dari sumber berosilasi terlokalisasi, dan kekuatan relatif dari urutan multipol berturut-turut. Ini menyediakan alat standar untuk menganalisis emisi dari molekul, antena, dan inti dalam rezim panjang gelombang panjang.

Core questions

• Bagaimana pola radiasi dan daya dari dipol listrik yang berosilasi?
• Bagaimana perbandingan kekuatan radiasi dipol magnetik dan multipol yang lebih tinggi?
• Bagaimana ekspansi multipol mengorganisir radiasi dari sumber umum?

Key concepts

• radiasi dipol listrik
• radiasi dipol magnetik
• radiasi kuadrupol listrik
• ekspansi multipol
• distribusi sudut
• skala daya radiasi

Key theories

Radiasi dipol listrik

Dipol listrik yang berosilasi memancarkan radiasi dengan pola sudut karakteristik dan skala daya total sebagai kuadrat momen dipol dan pangkat empat frekuensi, suku radiasi utama dan biasanya dominan.

Ekspansi multipol radiasi

Radiasi dari sumber terlokalisasi diekspansi menjadi multipol listrik dan magnetik dengan urutan yang meningkat, dengan setiap urutan berturut-turut biasanya lebih lemah dengan faktor yang terkait dengan ukuran sumber terhadap panjang gelombang.

Clinical relevance

Teori radiasi multipol menjelaskan emisi dan absorpsi atom dan molekul, pola radiasi antena, dominasi transisi dipol dalam spektroskopi, dan aturan seleksi yang digunakan untuk menafsirkan spektrum dalam kimia dan astrofisika.

History

Hertz menganalisis radiasi dipol berosilasi dalam eksperimennya tahun 1888, memberikan gambaran rinci pertama tentang sistem yang memancarkan radiasi. Ekspansi multipol sistematis dikembangkan seiring dengan kematangan teori elektromagnetik dan menjadi penting untuk radiasi atom dan nuklir.

Key figures

• Heinrich Hertz
• Joseph Larmor
• James Clerk Maxwell

Seminal works

• jackson1998
• landau1975

Frequently asked questions

Mengapa radiasi dipol listrik biasanya dominan?

Untuk sumber yang jauh lebih kecil dari panjang gelombang, setiap urutan multipol yang lebih tinggi lebih lemah, jadi kecuali momen dipol listrik menghilang karena simetri, ia mendominasi daya radiasi.

Mengapa radiasi dipol meningkat sangat tajam dengan frekuensi?

Daya radiasi dipol yang berosilasi berskala dengan pangkat empat frekuensi, itulah sebabnya osilasi frekuensi tinggi memancarkan radiasi jauh lebih efisien dan mendasari efek seperti warna biru dari sinar matahari yang tersebar.