带电粒子与电磁场相互作用1幻灯片.pptVIP

* 第七章带电粒子与电磁场相互作用 带电运动粒子的场 本章讨论带电粒子与电关场的相互作用。这是进一步认识许多物理过程的本质以及物质微观结构的重要基础。 首先在一般情况下讨论带电粒子产生电磁场问题，求出作任意运动带电粒子产生的电势表达式。原则上，对于任何带电的体系都可以通过叠加而求得它的热和场。 讨论带电粒子的辐射以及电磁场对粒子自自的作用力。 计算以任意速度相对于某参考系∑运动的带电粒子激发的电磁场时，最基本的公式仍然是推迟势。 由于推迟热只与粒子的运动速度有关而不依赖于粒子的加速度。因此，可以在粒子的静止参考系 与任意参考系∑之间，对四维热矢量作Lorentz变换。 1、李纳—维谢尔热（Lienard-Wiechert) 设带电粒子e以任意速度 相对于∑系运动，粒子的位置矢量为 ，在粒子静止的参考系 看来 粒子 粒子运动轨迹 场点 0 在 时刻场点 处的推迟势，在形式上与静止点电荷的势相同。 在 与∑系之间，粒子到场点的距离与r的Lorentz变换是 是∑系中场点的位置矢量，t?是粒子激发电磁作用的时刻， 是在场点观察到电磁作用的时刻。 变换后粒子在∑系中的势为 任意运动带电粒子的李纳一维谢尔势。 都是t? 的函数。 2、任意运动带电粒子的辐射 式中 为 的单位矢量（方向）。 根据以上所有条件，得到相对于∑系作任意运动的带电粒子激发的电磁场： 由此两式可看出：电场和磁场都是由两部分组成，第一部分场的特点是与距离的平方成反比，这部分场与电荷联系在一起，不代表辐射的电磁场，感应场（或自有场）。 另一部分是与距离的一次方成反比的项，并且与粒子运动的速度和加速度有关，称为辐射场（或加速度场），而且 三者满足右手螺旋法则。 瞬时辐射场能流为 在考虑辐射功率时，应当用粒子的辐射时间dt?来计算，将能流 对以粒子所在点为球心，任意半径为r的球面积分，即得到t?单位时间内粒子的辐射功率 辐射功率角分布为 注意：以上所有结果在低速 运动情况下（即 很小，v c，并且 ），与第五章的结果一致。 3、轫致辐射 轫致辐射是指 时的辐射，如直线加速器中的辐射。 (a) 场分布情况 (b) 辐射能流 式中?为 与 的夹角。 (c) 辐射角分布 (d) 辐射功率 令cos?= x，则 当?=0时，cos? =1，即x=1。 当?=?时，cos? = ?1，即x= ?1。