Гиромагнитная частота. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Гиромагнитная частота (циклотронная частота) - частота вращения свободной заряж. частицы (электрона, позитрона, иона, ...) в пост. однородном магн. поле В. Заряж. частица в магн. поле движется по винтовой линии, равномерно смещаясь со скоростью

вдоль магн. поля и вращаясь по окружности радиуса

В со скоростью

в плоскости, ортогон. магн. полю. Здесь

- масса движущейся частицы, q и т₀ - заряд и масса покоя частицы, v - её мгновенная скорость, с - скорость света в вакууме. Указанное вращение происходит под действием Лоренца силы

. Частота вращения, т.е. Г. ч., равна

. Величина

, являющаяся предельным нерелятивистским

значением Г. ч., не зависит от скорости и определяется массой покоя частиц-ы, её зарядом и магн. полем. В зависимости от величины магн. поля Г. ч.

, напр. электрона, меняется в широких пределах: от неск. Гц в межзвёздной среде (В~10^-6 Гс) и 1 МГц в земном магн. поле до 10⁴ МГц в поле солнечного пятна и 10¹³ МГц в магнитосфере нейтронной звезды (В~5*10¹² Гс).

При релятивистском движении Г. ч. определяется полной массой частицы т и, следовательно, зависит от скорости (см. Относительности теория ).Это обстоятельство наряду с релятивистским Доплера эффектом обусловливает смещение спектра излучения релятивистских частиц в магн. поле (см. Синхротронное излучение)и принципиальную возможность группировки излучающих частиц (электронов) в мазерах на цикла, тронном резонансе. Излучение эл--магн. волн частицей, движущейся в магн. поле, происходит на Г. ч. и кратных ей частотах. В результате излучения энергия и скорость частицы уменьшаются (реакция излучения ),а реальная траектория представляет собой скручивающуюся спираль (винтовую линию с перем. радиусом и шагом). При распространении в ионизов. газе (плазме) или проводящем твёрдом теле эл--магн. волн с частотой, близкой к Г. ч. и кратным ей частотам, наблюдается циклотронный резонанс.

Последоват. квантово-электродинамич. описание взаимодействия эл--магн. поля с заряж. частицей, вращающейся в однородном магн. поле, показывает, что последнюю следует рассматривать как квантовую систему с дискретным энергетич. спектром E_k (квантовые уровни), k=0, 1, 2, ... (квантуется только энергия E_kдвижения поперёк магн. поля). Для частицы со спином ¹/₂ имеем

. Дискретными величинами являются также масса т_k, (или полная энергия т_kс²)и соответствующая классич. Г. ч.

. Спектр значений полной энергии не является эквидистантным. Этот эффект зависит от величины

, и особенно существен для релятивистских электронов в сильных магн. полях, сравнимых с критич. значением

Гс (напр., в магнитосферах нейтронных звёзд). На низких квантовых уровнях (при малых номерах k)понятия траектории частицы и классич. Г. ч. теряют смысл (см. Квазиклассическое приближение квантовой механики). Поэтому Г. ч. часто наз. квантовую циклотронную частоту

, т. е. частоту кванта излучения (поглощения) при переходе между двумя соседними квантовыми уровнями (см. также Циклотронное излучение).

Литература по гиромагнитным частотам

Знаете ли Вы, что релятивизм (СТО и ОТО) не является истинной наукой? - Истинная наука обязательно опирается на причинность и законы природы, данные нам в физических явлениях (фактах). В отличие от этого СТО и ОТО построены на аксиоматических постулатах, то есть принципиально недоказуемых догматах, в которые обязаны верить последователи этих учений. То есть релятивизм есть форма религии, культа, раздуваемого политической машиной мифического авторитета Эйнштейна и верных его последователей, возводимых в ранг святых от релятивистской физики. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.