|
|
о
I
-о
О
с
5
о
с
Лит.: Т а м м И. Е., Основы теории электричества, 9 изд>, М., 1И70; Ландау Л. Д,, Л и Ф ш н ц Е. М., Теория поля, (i изд., М-, 1973; С и в у х и в Д. В., Общий курс физики, 2 ИЗД., Т, 3, М,, 1983. В- В. Курин, Л7. А. Миллер.
ДИПОЛЬ-ДИПОЛЫГОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ≈ взаимодействие между диполями электрическими или диполями магнитными, Каждый электрич. (магн.) диполь созда╦т в окружающем пространстве электрич. (магн.) поле, воздействующее на др. диполи. Напряж╦нность поля электрич. диполя
^д (Р) г) = [3/* (/"*)≈ />г2]/г5, (1)
где/? ≈ динолышй момент (рв≈ электрич., рт ≈ магн.); г ≈ радиус-вектор из точки локализации диполя в точку наблюдения. Аналогичной ф-лой описывается напряж╦нность магн. поля //д, создаваемого магн. диполем (напр., магн. моментом парамагн. атома или попа): нужно только заменить в ф-ле (1) 12Д на //д и
п тта п
Ре Hd Рт-
Энергия Д.-д.в. Wij двух диполей с моментами pi
и #/, находящихся в точках г,- и г/:
Wt-j -
где rij ≈ г ≈ Г И, и By
г
=pipj (cos 6/y ≈ 3 cos 0i cos 9y)/rJ/, (2) 9 ≈ угол между векторами /?; и
≈ , ( углы между
векторами
7//
I и pj и вектором
,;, г-^ ≈ энергия диполя/?, в поле диполя pj. Пол-нал энергия Д.-д.в, для системы диполей является суммой энергий всех парных дипольных взаимодействий (Д.-д. в. ≈ дальнодействующее).
Энергия Д--Д- в. зависит от взаимного расположения диполей [см. ф-лу (2)1. Напр., для пары диполей с оди-п р каковыми довольными моментами р ∙≈≈>1 >∙≈*- при «горизонтальной» ориентации ди-С польных моментов (рис., а) эта энергия минимальна (W~≈2 ра/г3), когда {дипольные моменты параллельны; при «вертикальной» ориентации диполь-кых моментов (рис., б) энергия Д.-д. в. минимальна (W≈≈р2/г3), когда дипольные моменты антипараллсльны. Д.-д. в. играет особенно важную роль при возникновении в тв╦рдых телах нек-рых видов магнитной атомной структуры и магнитной доменной структуры. Маги. Д.-д. в. относится к классу анизотропных взаимодействий и, наряду с внутрикристаллическим полем и анизотропным обменным взаимодействием, дает вклад в магнитную анизотропию кристаллов.
Магн. Д.-д. в.≈ релятивистское по природе взаимодействие, но несмотря на относительно небольшую ВС' личину (по сравнению, напр., с обменным взаимодействием) может существ, образом влиять на низкотемпературные свойства кристаллов с парамагн, ионами, определяя темп-ру их магн. упорядочения и тип возникающей атомний магн. структуры. Существует целый класс соединений (т. н. дипольные м а г н е т и к и), маги, упорядочение к-рых практически полностью обусловлено Д.-д. в. (напр., редкоземельные литиевые фториды и гидроокиси, редкоземельные ортоалюминаты и др.). Д-^Д- в. ответственно за образование в ферро- и ферромагнетиках доменной структуры (см. Домены). С Д.-д. в, тесно связано поле размагничивания, т. е. магн, поле, создаваемое всеми магн. моментами внутри магпетика и усредн╦нное по малому (но макроскопич.) объ╦му, окружающему точку локализации рассматриваемого маги, момента. Энергию Д.-д. в. в связи с .этим часто наз. энергией размагничивания. Аналогично проявляет себя взаимодействие электрич. диполъных
моментов в сегнетоэлектриках.
Лит.: Браун У. Ф., Микромагнетизм, пер. с англ.,
М., 1979. В. М. Матвеев.
ДИПОЛЬНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ ≈ излучение, обусловленное изменением во времени диполъпого момента __ системы. В случае эл.-магн. Д. п., о к-ром далее толь-630 ко и будет идти речь, различают электрич. и магн- Д. и.
в зависимости от того, вызывается ли оно изменением электрич. ре или магн. рт дипольных моментов.
Классическая теория. Произвольное распределение неподвижных или движущихся зарядов можно описать с помощью плотностей заряда р и тока /', удовлетворяющих ур-нию непрерывности; yj+dp/dJ≈ 0, Поле, создаваемое такими источниками вне области их размещения, описывается как совокупность полей мулъ-типолей'. монополя (заряда), диполя, квадруполя и т. д. Однако такое описание продуктивно только тогда, когда размер I области, содержащей источники, мал по сравнению с длиной волны излучения ^≈ 2я//с= 2 лс/со; 1-^.К. Это ограничивает скорости и движения зарядов нерелятивистскими значениями, и<^с. Д. и. из таких областей можно представить как излучение сосредоточенного (точечного) диполыгого момента ≈ электрического, соответствующего источникам р≈ ≈ {/^6 (г)), J= = pe&(r)i и магнитного, соответствующего токам j= = с\\уо(г}рт]. Здесь S(r) ≈ дельта-функция Дирака, а точка ≈ знак дифференцирования по времени. Поле излучения созда╦тся только соленоидальными частями этих распределений, потенц. части ответственны лишь за квазистатич. поля.
На больших расстояниях Я от области источников, R^-h^-l, т. е. в волновой зоне (см. Антенна), электрическое _/£ и магнитное И поля в вакууме выражают след, ф-ламп (Гаусса система единиц)'.
Здесь л ≈ единичный вектор вдоль К, запаздывающий аргумент t≈Rlc учитывает разницу между моментом возникновения волнового возмущения в точке источника и моментом прихода его в точку наблюдения. Поле магн. Д. и, получают отсюда при помощи двойственности перестановочной принципа (Е≈ь-Н, -Н^»- ≈ _£,', Ре≈^Рт)- Эл.-магн. поло (*) представляет собой сферически расходящуюся волну с векторами Е и И, перпендикулярными направлению е╦ распространения, т. е. вдали от источников это квазиплоские волны типа ТЕМ . Б случае гармони ч. закона изменения дипольного момента, р~=р$ COSCD*, с частотой <о ср. интенсивность излучения в единицу времени (ср. мощность излучения)
равна /=со*роу'3с3, а е╦ утл. распределение (диаграмма направленности) имеет вид; I &≈ (3/8л) / sin20t где /0≈
интенсивность, отнес╦нная к единице телесного угла, В ≈ угол между п и /?0. Обычно {но не всегда!) магн. Д. и. меньше электрич. Д. и. и сопоставимо лишь с электрпч, к#а двупольным излучением. Если диполь электрический представить как элемент тока J длины I: i<$pe ≈ Jl (элементарный вибратор, или диполь Герца), а диполь магнитный ≈ как рамку с током J н площадью S: pm ≈ JSfc н считать токи одинаковыми, а размеры области источников соизмеримыми (S ~ Р), то р т ≈ -~реЫ>^,ре. При движении гармонически колеблющегося диполя в пространстве частота его Д. и. зависит от направления излучения (см. Доплера эффект)^ а диаграмма направленности искажается, стягиваясь к направлению движения диполя (см. также Синхро-тронное излучение^ Ондуляторное излучение).
Квантовая теория. Согласно квантовой теории, излучение происходит при квантовом переходе системы из одного состояния в другое. При этом излучается фотон, с энергией Йы^^≈ £2- где #! и £2 ≈ энергии начального и конечного состояний, ш ≈ частота фотона. Если размеры системы малы в сравнении с длиной волны фотона, то в отсутствие внеш. эл.- магн. поля вероятность перехода определяется в первом приближении соответствующим этому переходу элементом матрицы дшюльного момента rf12. Вероятность перехода w в секунду с излучением фотона равна ю≈ 4о>3 dl2 2/3c3A. Такой самопроизвольный переход системы в состояние с более низкой энергией, сопровождающийся излучением фотона, относится к процессам спонтанного
")
}
