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(毕业论文)自由电子在磁场中的辐射本科 (毕业论文)自由电子在磁场中的辐射本科

格式:word 上传:2022-06-24 20:03:49

《(毕业论文)自由电子在磁场中的辐射本科》修改意见稿

1、“.....个速度为的电子的总功率习惯用来表示,而不是用。因此对于非相对论电子有代入式得其中是投射角,即与之间的夹角。而电子的经典半径为则代入经典半径,以及光速值则对于非相对论电子速度分布是各向同性的,则电子的平均总功率为由可知非相对论电子的回旋辐射功率与其能量成正比即正比于,二〇〇八年十二月二十六日星期五且与磁场的平方成正比。二回旋辐射的谱在均匀磁场中,电子受洛伦玆力的作用,运动的方程为解式得电子的轨道方程,,其中都是由初始条件定......”

2、“.....式中的被称为拉摩半径,电子的频率为拉摩频率。从式导出式的条件是,即只适用于的极低速电子,然而实际上即使不近似于所得到的结果仍然与式非常相似,只不过电子的回旋频率发生变化,不再是拉摩频率而改写为。对于相对论电子在磁场中的圆轨道或螺旋轨道运动的方程和式是样的,只不过回转频率比拉摩频率小倍。虽然由方程式可知相对论电子是作圆周运动或螺旋运动,然而实际上是接近直线的,因为电子运动的半径很大。例如,在的磁场中,有个的高能电子,,则可知,即电子的半径的数量级为百万公里。为简单起见,先对非相对论电子沿着圆轨道运动即电子速度的回旋辐射谱进行分析。按照电子运动方程式,取圆周运动的圆心在坐标轴的原点,轨道平面选为,平面,电子的位置和和分别为二〇〇八年十二月二十六日星期五ˆˆˆˆ其中......”

3、“.....不妨设这样的坐标轴,使的方向为ˆ轴。假定观察者在平面内,从而有ˆˆˆ,则有ˆ,ˆˆˆˆˆ代入式得积分可表示为ˆˆˆˆˆˆˆˆˆ式中含和的两个积分分别和贝塞尔函数及其导数联系着。由贝塞尔函数及的两个积分的表示可以化简上式中含有和的积分,化简得到两个结果,即二〇〇是拉摩频率,参量定义为,其表示辐射的临界频率,比更高的频率的辐射极弱,实际辐射终止与......”

4、“.....通过谱公式可知谱线的形状取决于中括号内的函数,即因此可以把当作无量纲的同步辐射谱。理论谱在测量电子加速器中辐射的实验中得到证实,磁场为二〇〇八年十二月二十六日星期五最大的电子能量为相当于,测量的结果证实了观测到从直到的连续谱,其中,辐射延伸到呈蓝色的可见光波段。对于螺旋轨道相对论电子的谱公式和式非常类似,只是把式中的都用代替即可,从而得到螺旋轨道相对论电子的同步辐射的谱公式为由上式可知螺旋轨道电子的同步辐射的谱形和圆轨道电子的形似,只是临界频率发生了改变,还有观察者收到的辐射脉冲周期观小于原来发射的周期,这是由于同步辐射具有很强的方向性......”

5、“.....在平面相对于的夹角为,单位矢量ˆ描述有构成的的观测方向,即ˆ在方向有加速度为和方向有速度为的电荷在平面的辐射角的模型,在非相对论和相对论运动的情况下ˆ,由上面的公式和通过是给出接收功率的角分布,角是推迟时间内和的夹角,当平行于即时,可以得到当垂直于即时可以得到二〇〇八年十二月二十六日星期五如图是极端情况下的非相对论运动和相对论运动的角分布图形其中的非相对论电子的角分布和的图及图给出的相对论电子辐射角分布有很大的不同,前者有很宽的角范围的辐射,而后者具有方向性,这种方向性也加作相对论粒子辐射的集束效应,以上的不同主要是由于高能粒子在其辐射方向上的多普勒效应而增强的,而其他方向,特别是背靠着速度的方向上辐射剧减......”

6、“.....必须将电矢沿两个与辐射方向ˆ垂直的,并且彼此互相垂直的方向,分解。规定为方向垂直于磁场及传播方向的单位矢,而为垂直于和传播方向的单位矢。也就是磁场在垂直于波传播方向的平面的投影方向。电矢,由于同步辐射有很强的方向性所以对于个投射角是而速度为的电子,电子的瞬时速度方向图中用表示与它的辐射方向ˆˆ的方向在图中用表示几乎是致的,即。辐射方向和速度方向间的微小差异我们用表示。沿ˆ方向传播的同步辐射,其电矢的两个分量和正好有的相位差,这表明同步辐射是椭圆偏振波,偏振椭圆的短轴与长轴分别平行于和,其椭率有下式给出二〇〇八年十二月二十六日星期五其中是个小量,,宗量,。由上式椭圆偏振光是左旋或右旋,由的正负号决定,是很小的数,因此有......”

7、“.....即电子速恰好指向观察者,,辐射将成为线偏振。四曲率辐射在磁场很强的情况下,非相对论热电子的回旋辐射是很很重要的机制,然而相对论电子得不到持续不断的大量的提供,而使得同步辐射机制的重要性变小,这是由于相对论电子在强磁场条件下寿命太短。虽然相对论电子在垂直于场强的速度很快消亡转变成的非相对论电子,但是在平行于磁场的速度仍保持相对论性,此时在磁场中就会产生种新的辐射机制曲率,它是同步辐射的补充,有很大的重要性。曲率辐射是指相对论电子在很强的磁场中沿弯曲磁力线运动是而产生的辐射。由于电子沿磁力线的运动是相对论运动,于是其运动类似沿圆轨道运动的相对论电子,因此曲率辐射的性质与同步辐射相似。ˆ二〇〇八年十二月二十六日星期五五宇宙中的回旋辐射同步辐射和曲率辐射同步辐射是非热辐射,其辐射主要集中在在射电波段。宇宙空间中,许多星系在光学波段很暗,但在射电波段却异常地亮,比太阳差不了多少注意......”

8、“.....这类星系在射电波段的辐射光度ν∝ν,其中谱指数通常为。同时,射电波段的辐射是高度偏振的。这说明这类星系发射同步辐射。在星系的外围存在尺度达几千光年的射电瓣,射电瓣中有强度为特斯拉的磁场。根据前面的计算公式,相对论性自由电子在的频率附近可以同步辐射千万年。但是如果在的可见光波段,电子的同步辐射寿命就只有几千年。而射线波段的寿命更短了。对于拥有强磁场的脉冲星,同步辐射和曲率辐射要强烈得多。天文学家认为随着脉冲星旋转的磁场产生强电场约,加速了脉冲星表面的电子和质子。自由电子和质子获得了足够的动能,有些垂直强磁场运动,产生同步辐射,有些沿两磁极处的磁力线运动,产生了曲率辐射。六回旋辐射同步辐射和曲率辐射的应用由于同步辐射具有上述特点,它在物理学材料科学化学以及生命科学的基础与应用研究,和医学光刻显微照相等技术领域有着非常广泛的应用。在研究光子与物质相互作用领域......”

9、“.....因为它和单色仪配合能够获得从真空紫外到射线范围,波长连续可变的单色光子。因此,在固体表面和界面的研究中促进了微电子工业和化学工业等方面的迅速发展。有波动理论可知,用辐射探测物体时波长必须等于或小于这个物体的线度,而同步辐射具有高分辨率,高亮度射线的特性,则对研究原子和分子的结构是非常适合的。所得到的显微照相可显示试样的化学成分,由此在分子生物学,微电子学等领域可以提供重要的信息。分子内的电子对射线光子的吸收是取决于分子相对偏振的取向,而同步辐射的偏振性质可用来测定吸附在表面上的分子的排列取向,这测定所得到的信息,对研究腐蚀催化过程是很重要的。同步辐射的独特性能也能给工业与医学方面提供可能性。由于同步辐射源提供的高亮度,高分辨率的射线束,可以获得清晰度很高的衍射图样,因而可了解试样的晶体结构,为提高药品质量研制性能优良的聚合物材料提供了依据。目前同步辐射在材料科学每个领域都有应用,例如......”

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