การแผ่รังสีแบบไดโพลและมัลติโพล

ไดโพลแบบสั่นเป็นการแผ่รังสีที่ง่ายที่สุด และการขยายแบบมัลติโพลจะจัดระเบียบการแผ่รังสีจากแหล่งกำเนิดที่จำกัดใดๆ

Definition

การอธิบายการแผ่รังสีจากแหล่งกำเนิดที่เปลี่ยนแปลงตามเวลาและจำกัดในรูปของอนุกรมการมีส่วนร่วมของมัลติโพล — ไดโพลไฟฟ้า, ไดโพลแม่เหล็ก, ควอดรูโพลไฟฟ้า และที่สูงกว่า — โดยแต่ละส่วนมีรูปแบบเชิงมุมและกำลังเฉพาะตัว ซึ่งส่วนใหญ่สำหรับแหล่งกำเนิดขนาดเล็กจะถูกครอบงำโดยพจน์ที่ไม่เป็นศูนย์ที่ต่ำที่สุด

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมการแผ่รังสีไดโพลไฟฟ้าและแม่เหล็ก การกระจายเชิงมุมและกำลังการแผ่รังสีทั้งหมด รวมถึงการขึ้นกับความถี่ การขยายแบบมัลติโพลอย่างเป็นระบบของการแผ่รังสีจากแหล่งกำเนิดแบบสั่นที่จำกัด และความแรงสัมพัทธ์ของลำดับมัลติโพลที่ต่อเนื่องกัน โดยให้เครื่องมือมาตรฐานสำหรับการวิเคราะห์การปล่อยจากโมเลกุล เสาอากาศ และนิวเคลียสในระบอบความยาวคลื่นยาว

Core questions

• รูปแบบการแผ่รังสีและกำลังของไดโพลไฟฟ้าแบบสั่นคืออะไร?
• การแผ่รังสีไดโพลแม่เหล็กและมัลติโพลที่สูงกว่าเปรียบเทียบความแรงกันอย่างไร?
• การขยายแบบมัลติโพลจัดระเบียบการแผ่รังสีจากแหล่งกำเนิดทั่วไปอย่างไร?

Key concepts

• การแผ่รังสีไดโพลไฟฟ้า
• การแผ่รังสีไดโพลแม่เหล็ก
• การแผ่รังสีควอดรูโพลไฟฟ้า
• การขยายแบบมัลติโพล
• การกระจายเชิงมุม
• การปรับขนาดกำลังการแผ่รังสี

Key theories

การแผ่รังสีไดโพลไฟฟ้า

ไดโพลไฟฟ้าแบบสั่นจะแผ่รังสีด้วยรูปแบบเชิงมุมเฉพาะตัวและกำลังรวมที่ปรับขนาดตามกำลังสองของโมเมนต์ไดโพลและกำลังสี่ของความถี่ ซึ่งเป็นพจน์การแผ่รังสีที่นำและมักจะครอบงำ

การขยายแบบมัลติโพลของการแผ่รังสี

การแผ่รังสีจากแหล่งกำเนิดที่จำกัดจะถูกขยายออกเป็นมัลติโพลไฟฟ้าและแม่เหล็กที่มีลำดับเพิ่มขึ้น โดยแต่ละลำดับที่ต่อเนื่องกันมักจะอ่อนลงด้วยปัจจัยที่เกี่ยวข้องกับขนาดของแหล่งกำเนิดเทียบกับความยาวคลื่น

Clinical relevance

ทฤษฎีการแผ่รังสีแบบมัลติโพลอธิบายการปล่อยและการดูดกลืนของอะตอมและโมเลกุล รูปแบบการแผ่รังสีของเสาอากาศ การครอบงำของการเปลี่ยนผ่านแบบไดโพลในการวิเคราะห์สเปกตรัม และกฎการเลือกที่ใช้ในการตีความสเปกตรัมในวิชาเคมีและฟิสิกส์ดาราศาสตร์

History

เฮิรตซ์ได้วิเคราะห์การแผ่รังสีของไดโพลแบบสั่นในการทดลองของเขาในปี ค.ศ. 1888 ซึ่งให้ภาพแรกโดยละเอียดของระบบการแผ่รังสี การขยายแบบมัลติโพลอย่างเป็นระบบได้รับการพัฒนาขึ้นเมื่อทฤษฎีแม่เหล็กไฟฟ้าเติบโตขึ้นและกลายเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการแผ่รังสีของอะตอมและนิวเคลียส

Key figures

• Heinrich Hertz
• Joseph Larmor
• James Clerk Maxwell

Seminal works

• jackson1998
• landau1975

Frequently asked questions

เหตุใดการแผ่รังสีไดโพลไฟฟ้าจึงมักจะครอบงำ?

สำหรับแหล่งกำเนิดที่มีขนาดเล็กกว่าความยาวคลื่นมาก แต่ละลำดับมัลติโพลที่สูงขึ้นจะอ่อนลง ดังนั้นหากโมเมนต์ไดโพลไฟฟ้าไม่หายไปโดยสมมาตร มันจะครอบงำกำลังการแผ่รังสี

เหตุใดการแผ่รังสีไดโพลจึงเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วตามความถี่?

กำลังการแผ่รังสีของไดโพลแบบสั่นจะปรับขนาดตามกำลังสี่ของความถี่ ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมการสั่นความถี่สูงจึงแผ่รังสีได้อย่างมีประสิทธิภาพมากกว่ามาก และเป็นพื้นฐานของปรากฏการณ์ต่างๆ เช่น สีฟ้าของแสงแดดที่กระจัดกระจาย