Radiação de Dipolo e Multipolo
Dipolos oscilantes são os radiadores mais simples, e a expansão multipolar organiza a radiação de qualquer fonte localizada.
Definition
A descrição da radiação de uma fonte localizada que varia no tempo como uma série de contribuições multipolares — dipolo elétrico, dipolo magnético, quadrupolo elétrico e superiores — cada uma com um padrão angular e potência característicos, dominada para fontes pequenas pelo termo não nulo de ordem mais baixa.
Scope
Este tópico abrange a radiação de dipolo elétrico e magnético, suas distribuições angulares e potência total irradiada e dependência da frequência, a expansão multipolar sistemática da radiação de uma fonte oscilante localizada e as forças relativas de ordens multipolares sucessivas. Ele fornece as ferramentas padrão para analisar a emissão de moléculas, antenas e núcleos no regime de comprimento de onda longo.
Core questions
- Qual é o padrão de radiação e a potência de um dipolo elétrico oscilante?
- Como a radiação de dipolo magnético e multipolos superiores se comparam em força?
- Como a expansão multipolar organiza a radiação de uma fonte geral?
Key concepts
- radiação de dipolo elétrico
- radiação de dipolo magnético
- radiação de quadrupolo elétrico
- expansão multipolar
- distribuição angular
- escalonamento da potência irradiada
Key theories
- Radiação de dipolo elétrico
- Um dipolo elétrico oscilante irradia com um padrão angular característico e potência total que escala como o quadrado do momento dipolar e a quarta potência da frequência, sendo o termo de radiação principal e geralmente dominante.
- Expansão multipolar da radiação
- A radiação de uma fonte localizada é expandida em multipolos elétricos e magnéticos de ordem crescente, com cada ordem sucessiva tipicamente mais fraca por um fator relacionado ao tamanho da fonte sobre o comprimento de onda.
Clinical relevance
A teoria da radiação multipolar explica a emissão e absorção atômica e molecular, os padrões de radiação de antenas, o domínio das transições dipolares em espectroscopia e as regras de seleção usadas para interpretar espectros em química e astrofísica.
History
Hertz analisou a radiação de um dipolo oscilante em seus experimentos de 1888, fornecendo a primeira imagem detalhada de um sistema radiante. A expansão multipolar sistemática foi desenvolvida à medida que a teoria eletromagnética amadureceu e se tornou essencial para a radiação atômica e nuclear.
Key figures
- Heinrich Hertz
- Joseph Larmor
- James Clerk Maxwell
Related topics
Seminal works
- jackson1998
- landau1975
Frequently asked questions
- Por que a radiação de dipolo elétrico é geralmente dominante?
- Para fontes muito menores que o comprimento de onda, cada ordem multipolar superior é mais fraca, então, a menos que o momento de dipolo elétrico se anule por simetria, ele domina a potência irradiada.
- Por que a radiação de dipolo aumenta tão acentuadamente com a frequência?
- A potência irradiada de um dipolo oscilante escala com a quarta potência da frequência, razão pela qual as oscilações de alta frequência irradiam de forma muito mais eficiente e sustentam efeitos como a cor azul da luz solar espalhada.