震荡电子的电磁辐射是怎样的?《张朝阳的物理课》介绍电磁势的远场低速展开

摘要

瑞利散射公式是怎么来的?《张朝阳的物理课》介绍电子电磁势的远场低速展开


瑞利散射功率与频率的关系是怎么得到的?震荡电子在远处的电磁辐射是怎样的?什么是电磁势的远场、非相对论展开?9 月 30 日 12 时,《张朝阳的物理课》第八十九期开播,搜狐创始人、董事局主席兼 CEO 张朝阳坐镇搜狐视频直播间,先给网友们复习了推迟势解,然后对一个在原点附近沿 z 轴运动的电子的电磁势做了远场展开,成功求出电磁势的近似形式,并由此求出了与辐射有关的电磁场部分,第一性地得到了瑞利散射功率与频率的关系。

张朝阳先给网友们复习了电磁势、在洛伦兹规范下电磁势所满足的方程以及电磁势的推迟解。接着,他介绍了以前讲解过的瑞利散射以及当时推导瑞利散射强度时所用的电动力学结果。张朝阳打算从推迟势解出发,重新推导得出瑞利散射的相关结果。为此写出了在原点附近沿 z 轴运动的带电粒子的电磁势积分,然后通过远场近似以及非相对论近似得到了电磁势的近似表达式。

在得到了电磁势的近似表达式之后,张朝阳通过磁感应强度与矢量势的关系求出了距离原点很远时与电磁辐射有关的那部分磁感应强度。这部分磁感应强度随着 r 增大时以 1/r 的速度衰减。进一步地,他还求出了与电磁辐射有关的那部分电场强度,并最终得到这部分辐射的电磁能量密度,从而成功还原出瑞利散射相关结论。

截至目前,《张朝阳的物理课》已直播八十余期,内容丰富、覆盖广泛,理论公式由浅入深、繁简交融。从去年 11 月开启第一节物理直播课,他先是从经典物理学开始,科普了牛顿运动定律等;而后从经典物理的「两朵乌云」说起,向近现代物理过渡,探讨了黑体辐射理论中的维恩公式、普朗克公式等知识。

此后逐步进入量子力学领域,从基础的薛定谔方程等理论内容,到氢原子波函数,再到气体定容比热的温度阶梯,并顺势讲解了热力学定律。接着回到了经典物理,推导出飞船运行轨迹,估算太阳的结构与性质以及中子星的自转速度,随后讲解了陀螺的进动,还计算出月球的潮汐高度。紧接着开始介绍狭义相对论的四维语言,并逐步过渡到了电磁学。

《张朝阳的物理课》的直播风格独树一帜:注重推导,通过一步一步详尽的数学计算,推导出相关的物理公式,把每个公式从头到尾拆解得十分清晰。

据了解,《张朝阳的物理课》于每周周五、周日中午 12 时在搜狐视频直播,网友可以在搜狐视频「关注流」中搜索「张朝阳」,观看直播及往期完整视频回放;关注「张朝阳的物理课」账号,查看课程中的「知识点」短视频;此外,还可以在搜狐新闻 APP 的「搜狐科技」账号上,阅览每期物理课程的详细文章。

除了《张朝阳的物理课》外,在直播方面,搜狐视频正持续打造知识直播平台,邀请各个科学领域的头部播主入驻,进行科普知识直播。复旦大学教授、科技部重点研发项目负责人赵斌,高中数学名师、《十年高考》数学科主编郑冬冬等带来「奇思妙想开学季」系列科学公开课;知名知识播主、地理教育专家雷亚鸣,浙江大学化学系博士后、蛟龙号首位大洋深潜女科学家唐立梅等带来「好奇一夏」系列直播,探索月球与大海;中国科学技术大学副教授李旭,中国科学院南京地质古生物研究所研究员冯伟民等开启趣味科普,与古生物进行跨越亿万年的生命对话。未来还将有更多知识播主入驻搜狐视频,一起互动玩转科学。


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