Реакция излучения

Радиационное трение, реакция излучения, торможение излучением — сила, действующая на заряженную точечную частицу (например, электрон) со стороны её собственного электромагнитного излучения, вызываемого неравномерностью движения этой частицы.

Для скоростей, малых по сравнению со скоростью света, сила радиационного трения выражается (в системе СГС) формулой:

$\vec{F} = \frac{2}{3} \frac {q^2}{c^3} \frac {d\vec{a}}{dt}$,

где q — величина заряда частицы, а a — её (мгновенное) ускорение. Эту формулу впервые вывел Хендрик Лоренц.

Если выражать величины в системе СИ, то формула содержит иные константы:

$\vec{F} = \frac{ q^2}{6 \pi \epsilon_0 c^3} \frac {d\vec{a}}{dt}$.

Это довольно редкий случай, когда в формулы входит скорость изменения ускорения (или третья производная радиус-вектора по времени), иногда называемая рывком.

Теоретическое обоснование

Система, излучающая электромагнитные волны, не является замкнутой. В частности, к ней не применимы законы сохранения энергии и импульса. Такая система является диссипативной.

Радиационное трение можно рассчитать, рассматривая взаимодействие заряда со стороны создаваемого им самим электромагнитного поля («самодействие»).

При строгой постановке задачи необходимо учитывать квантовые эффекты. В частности, попытка рассчитать радиационное трение частицы, на которую действует внешняя сила, при помощи методов классической физики приводит к парадоксам.

Методы квантовой электродинамики позволяют учесть радиационное трение практически с любой степенью точности, причём не только его диссипативную часть (обусловливающую уширение спектральных линий), но и изменение внешнего поля, в котором движется частица.

См. также

• Лэмбовский сдвиг

Литература

• Ландау, Л. Д., Лифшиц, Е. М. Теория поля. — («Теоретическая физика», том II).