Дипольному випромінювання - випромінювання. обумовлене зміною в часі дипольного моменту системи. У випадків ел - магн. Д. і. про к-ром далі тільки і буде йти мова, розрізняють електричні. і магн. Д. і. в залежності від того, чи викликає воно зміною електричні. ре або магн. рm дипольних моментів.
Класична теорія. Довільний розподіл нерухомих або рухомих зарядів можна описати за допомогою щільності заряду і струму j. задовольняють ур-нію безперервності:. Поле, створюване такими джерелами поза області їх розміщення, описується як сукупність полів мультиполів: монополя (заряду), диполя, квадруполя і т. Д. Однак такий опис продуктивно тільки тоді, коли розмір l області, що містить джерела, малий у порівнянні з довжиною хвилі випромінювання; . Це обмежує швидкості і руху зарядів нерелятивістському значеннями,. Д.І. з таких областей можна уявити як випромінювання зосередженого (точкового) дипольного моменту - електричного, відповідного джерел, і магнітного, відповідного струмів. Тут - дельта-функція Дірака, а точка - знак диференціювання за часом. Поле випромінювання створюється тільки соленоідальной частинами цих розподілів, потенц. частини відповідальні лише за квазістатіч. поля.
На великих відстанях R від області джерел,. т. е. в хвильової зоні (див. Антена), електричне E і магнітне H поля в вакуумі висловлюють слід. ф-лами (Гаусса система одиниць:)
Тут n - одиничний вектор уздовж R. запізнюється аргумент t-R / c враховує різницю між моментом виникнення хвильового збурення в точці джерела і моментом приходу його в точку спостереження. Поле магн. Д. і. отримують звідси за допомогою подвійності перестановною принципу (,). Ел - магн. поле (*) є сферично розходиться в різні боки хвилю з векторами E і H. перпендикулярними напрямку її поширення, т. е. вдалині від джерел це квазіплоского хвилі типу ТИМ.
У разі гармонич. закону зміни дипольного моменту,. з частотою пор. інтенсивність випромінювання в одиницю часу (пор. потужність випромінювання) дорівнює, а її кут. розподіл (діаграма спрямованості) має вигляд: де - інтенсивність, віднесена до одиниці тілесного кута, - кут між п і р0. Зазвичай (але не завжди!) Магн. Д. і. менше елект. Д. і. і порівняти лише з елект. квадрупольним випромінюванням. Якщо диполь електричний уявити як елемент струму J довжини l: (елементарний вібратор, або диполь Герца), а диполь магнітний - як рамку з струмом J і площею S: і вважати струми однаковими, а розміри області джерел сумірними (S
l 2), то. При русі гармонійно коливається диполя в просторі частота його Д. і. залежить від напрямку випромінювання (див. Доплера ефект), а діаграма спрямованості спотворюється, стягуючи до напрямку руху диполя (див. також Синхротронне випромінювання, Ондуляторное випромінювання).
Квантова теорія. Згідно квантової теорії, випромінювання відбувається при квантовому переході системи з одного стану в інший. При цьому випромінюється фотон з енергією. де і - енергії початкового і кінцевого станів, - частота фотона. Якщо розміри системи малі в порівнянні з довжиною хвилі фотона, то за відсутності зовн. ел.- магн. поля ймовірність переходу визначається в першому наближенні відповідає цьому переходу елементом матриці дипольного моменту. Імовірність переходу в секунду з випромінюванням фотона дорівнює. Такий мимовільний перехід системи в стан з більш низькою енергією, що супроводжується випромінюванням фотона, відноситься до процесів спонтанногоіспусканія. Для рухається дипольної системи, яка має кінцевою масою, виникає квантовий ефект віддачі, який визначається законами збереження енергії та імпульсу в елементарному акті випромінювання одного фотона. На характер випромінювання рухомого диполя істотно впливає також наявність зовн. середовища з показником заломлення.
Оскільки кожен фотон володіє фиксиров. кутовим моментом і парністю, то, відповідно до закону збереження моменту і парності, є певні обмеження (відбору правила) на характеристики квантових станів, між якими можливі переходи з Д. і. Квантові переходи, супроводжувані Д. і. наз. дипольними. Вони грають осн. роль в випущенні світла молекулами. Якщо ці переходи заборонені правилами відбору, то, як і в класичні. системі, набувають значення ін. переходи, для яких брало відмінні від нуля, напр. до - л. елементи матриці квадрупольного або магн. дипольного моменту.
Поряд зі спонтанним Д. і. існує вимушене випускання збудженої дипольної системи, напр. молекули. Воно виникає під дією зовн. ел - магн. поля резонансної частоти, що збігається з однією з можливих частот спонтанного Д. і. даної молекули. Імовірність вимушеного випромінювання пропорційна інтенсивності зовн. випромінювання. При попаданні резонансного фотона в нерівноважну середу збуджених молекул (т. Н. Активне середовище) випускаються фотони, в свою чергу відіграють роль нових резонансних фотонів. В результаті в протяжної активному середовищі число випущених фотонів лавиноподібно зростає. На цій властивості вимушеного випромінювання заснована дія квантових підсилювачів, а також квантових генераторів ел - магн. випромінювання - мазерів і лазерів .У відсутність зовн. випромінювання його роль може зіграти спонтанне випромінювання від. молекул середовища. Відповідний процес вимушеного посилення спонтанного випромінювання зв. сверхлюмінесценціей. В природ. умовах він реалізується, наприклад, в космічних Мазер, його використовують також в сверхлюмінесцентних лазерах.
Вимушене Д. і. осцилюючих електронів широко використовують в електроніці для посилення і генерації мікрохвильового випромінювання (див. Гіротрон, Мазер на циклотронному резонансі, Лазери на вільних електронах, ондулятор).
Спонтанне Д. і. набуває якісно нових властивостей в макроскопіч. системі, що складається з досить щільно упакованих дипольних випромінювачів (збуджених молекул), що взаємодіють за допомогою резонансного ел.- магн. поля. У такій системі можуть спонтанно виникати взаємно сфазіровать дипольні коливання спочатку не колебавшихся молекул. В результаті вони починають випромінювати когерентний, т. Е. Виникає колективне спонтанне Д. і. молекул, потужність к-якого істотно перевищує потужність звичайного спонтанного випромінювання такого ж числа ізольован. молекул. При цьому всі молекули переходять із збудженого стану в стан з більш низькою енергією за час, значно менше часу спонтанного переходу ізоллров. молекули. Такий колективний нестаціонарний когерентний процес отримав назву сверхізлученія Дікке, він принципово відрізняється від процесу сверхлюмінесценціі.
Сверхізлученія використовують для створення сверхізлучающіх мазерів і лазерів, що генерують ультракороткі імпульси з великою потужністю випромінювання під час відсутності резонатора. Сверхізлучающій і сверхлюмінесцентний способи генерації випромінювання особливо важливі для рентген. і УФ-діапазонів, в яких брало важко здійснити багаторазове проходження випромінювання через активне середовище через малого часу життя збуджених станів частинок середовища і відсутності хороших резонаторів.
Літ .: Ландау Л. Д. Ліфшиц E. M. Теорія поля, 6 видавництво. M. 1973; Давидов А. С. Квантова механіка. 2 изд. M. 1973; Фаїна В. M. Xанін Я. І. Квантова радіофізика, M. 1965; Релятивістська високочастотна електроніка, Г. 1979; Андрєєв А. В. Ємельянов В. І. Іллінський Ю. А. Колективне спонтанне випромінювання (сверхізлученія Дике), "УФН", 1980, т. 131, с. 653; Ярів А. Квантова електроніка, пров. з англ. 2 изд. M. 1980.