Характеристики электромагнитного излучения

Основными характеристиками электромагнитного излучения принято считать частоту,длину волныиполяризацию.

Длина волны прямо связана с частотой через (групповую) скорость распространения излучения. Групповая скоростьраспространения электромагнитного излучения в вакууме равнаскорости света, в других средах эта скорость меньше.Фазовая скоростьэлектромагнитного излучения ввакууметакже равна скорости света, в различных средах она может быть как меньше, так и больше скорости света^[1].

Описанием свойств и параметров электромагнитного излучения в целом занимается электродинамика, хотя свойствами излучения отдельных областей спектра занимаются определенные более специализированные разделы физики (отчасти так сложилось исторически, отчасти обусловлено существенной конкретной спецификой, особенно в отношении взаимодействия излучения разных диапазонов свеществом, отчасти также спецификой прикладных задач). К таким более специализированным разделам относятсяоптика(и ее разделы) ирадиофизика. Жестким электромагнитным излучением коротковолнового конца спектра занимаетсяфизика высоких энергий^[2]; в соответствии с современными представлениями (см.Стандартная модель), при высоких энергиях электродинамика перестает быть самостоятельной, объединяясь в одной теории со слабыми взаимодействиями, а затем — при еще более высоких энергиях — как ожидается — со всеми остальными калибровочными полями.

Существуют различающиеся в деталях и степени общности теории, позволяющие смоделировать и исследовать свойства и проявления электромагнитного излучения. Наиболее фундаментальной^[3]из завершенных и проверенных теорий такого рода являетсяквантовая электродинамика, из которой путём тех или иных упрощений можно в принципе получить все перечисленные ниже теории, имеющие широкое применение в своих областях. Для описания относительно низкочастотного электромагнитного излучения в макроскопической области используют, как правило,классическую электродинамику, основанную науравнениях Максвелла, причём существуют упрощения в прикладных применениях. Для оптического излучения (вплоть до рентгеновского диапазона) применяютоптику(в частности,волновую оптику, когда размеры некоторых частей оптической системы близки к длинам волн;квантовую оптику, когда существенны процессы поглощения, излучения и рассеянияфотонов;геометрическую оптику— предельный случай волновой оптики, когда длиной волны излучения можно пренебречь).Гамма-излучениечаще всего является предметомядерной физики, с других — медицинских и биологических — позиций изучается воздействие электромагнитного излучения врадиологии. Существует также ряд областей — фундаментальных и прикладных — таких, какастрофизика,фотохимия, биологияфотосинтезаи зрительного восприятия, ряд областейспектрального анализа, для которых электромагнитное излучение (чаще всего — определенного диапазона) и его взаимодействие с веществом играют ключевую роль. Все эти области граничат и даже пересекаются с описанными выше разделами физики

26 Дипольное излучение

Дипо́ль— идеализированная система, служащая для приближённого описанияполя, создаваемого, вообще говоря, более сложными системами зарядов, а также для приближенного описания действия внешнего поля на такие системы.Дипольное приближение, выполнение которого обычно подразумевается, когда говорится ополе диполя, основано на разложении потенциалов поля в ряд по степеням радиус-вектора, характеризующего положение зарядов-источников, и отбрасывании всех членов выше первого порядка^[1]. Полученные функции будут эффективно описывать поле в случае, если:

1. размеры излучающей поле системы малы по сравнению с рассматриваемыми расстояниями, так что отношение характерного размера системы к длине радиус-вектора является малой величиной и имеет смысл рассмотрение лишь первых членов разложения потенциалов в ряд;

2. член первого порядка в разложении не равен 0, в противном случае нужно использовать приближение более высокой мультипольности;

3. в уравнениях рассматриваются градиенты потенциалов не выше первого порядка.

Типичный пример диполя — два заряда, равных по величине и противоположных по знаку, находящихся друг от друга на расстоянии, очень малом по сравнению с расстоянием до точки наблюдения. Поле такой системы полностью описывается дипольным приближением.