Fékezési sugárzás

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából
Az atommag elektromos tere által eltérített, nagy energiájú elektron által kibocsátott fékezési sugárzás

A fékezési sugárzás (idegen szóval Bremsstrahlung, a német bremsen (fékezni) és Strahlung (sugárzás) szavakból) olyan elektromágneses sugárzás, amely töltéssel rendelkező részecske lassulása által keletkezik, amikor azt más töltött részecske (jellemzően elektron vagy atommag) letéríti eredeti pályájáról.

A mozgó részecske a lassulás következtében veszít mozgási energiájából, amelyet foton formájában ad le az energiamegmaradás törvényének megfelelve. A fékezési sugárzás színképe folytonos. A részecskék töltésének növekedésével a sugárzás erőssége növekszik, valamint a csúcsértéke eltolódik a nagyobb frekvenciák felé.

Fékezési sugárzásnak számít bármely sugárzás, amely töltött részecske gyorsulása (vagy lassulása) során keletkezik. Ebbe a definícióba beleillik pl. a szinkrotronsugárzás is, azonban a kifejezést a gyakorlatban ennek szűkebb értelmében használják.

A plazma eredetű fékezési sugárzást szokás szabad sugárzásnak is hívni, ami arra utal, hogy ebben az esetben a forrásrészecskék nem kötöttek, nem részei pl. ionnak, atomnak vagy molekulának az ütközés előtt és után sem.

A fékezési sugárzást elsőként Nikola Tesla fedezte fel a nagy frekvenciájú gázkisülések kapcsán folytatott kísérletei során 1888 és 1897 között. Tőle függetlenül fedezte fel a sugárzást Wilhelm Conrad Röntgen 1895-ben, és X-sugárzásnak nevezte el, mivel nem tudta, milyen sugárzásról van szó. Röntgen 1901-ben fizikai Nobel-díjat kapott felfedezéséért.

Vákuumban lévő részecske[szerkesztés]

A Larmor-képlet és annak relativisztikus általánosításai szerint a vákuumban gyorsuló részecske bizonyos teljesítménnyel sugároz. Ugyan a fékezési sugárzás során általában olyan részecske gondolunk, amely anyagban gyorsul, az adódó összefüggések hasonlóak. Fékezési sugárzás tehát előfordulhat az anyagon kívül is, tehát különbözik a kizárólag anyagban előforduló Cserenkov-sugárzástól.

Teljes kisugárzott teljesítmény[szerkesztés]

A teljes kisugárzott teljesítmény relativisztikus képlete [1]

ahol (a részecske sebességének és a fénysebességnek hányadosa), a Lorentz-tényező, a idő szerinti differenciálja, q pedig a részecske töltése. Az összefüggés felírható az alábbi (matematikailag ekvivalens) formában is:[2]

Abban az esetben, ha a sebesség párhuzamos a gyorsulással (pl. egyenes vonalú mozgás), az egyenlet[3]

alakra egyszerűsödik, ahol a gyorsulás.

Amennyiben a sebesség és a gyorsulás egymásra merőlegesek () (ez történik a szinkrotron esetében is), a teljes kisugárzott teljesítmény

Jegyzetek[szerkesztés]

  1. A Plasma Formulary for Physics, Technology, and Astrophysics, D. Diver, pp. 46–48.
  2. Jackson, Classical Electrodynamics, Sections 14.2–3
  3. Introduction to Electrodynamics, D. J. Griffiths, pp. 463–465