• 阿布拉罕-洛倫茲力

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    阿布拉罕-洛倫茲力

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    在電磁物理學中,阿布拉罕-洛倫茲力(也稱為洛倫茲-亞伯拉罕力)是加速帶電粒子通過自相互作用發射電磁輻射引起的反沖力。 也稱為輻射反作用力、輻射阻尼力或自力。 它以物理學家馬克斯·亞伯拉罕和亨德里克·洛倫茲的名字命名。

    該公式雖然早于狹義相對論,但最初是為非相對論速度近似計算的,后來被馬克斯·亞伯拉罕擴展到任意速度,并被喬治·阿道夫·肖特證明在物理上是一致的。 非相對論形式稱為洛倫茲自力,而相對論形式稱為洛倫茲-狄拉克力或亞伯拉罕-洛倫茲-狄拉克力。 這些方程屬于經典物理學領域,而不是量子物理學領域,因此在大約康普頓波長或以下的距離上可能無效。 然而,有兩個完全量子和相對論的公式類似物:一個稱為亞伯拉罕-洛倫茲-狄拉克-朗之萬方程,另一個是移動鏡子上的自力。

    力與物體電荷的平方乘以它所經歷的加速度變化率(加速度的變化率)成正比。 力指向沖擊的方向。 例如,在回旋加速器中,加加速度指向與速度相反的位置,輻射反應的方向與粒子的速度相反,從而提供制動作用。 阿布拉罕-洛倫茲力無線電天線輻射無線電波的輻射電阻的來源。

    亞伯拉罕-洛倫茲-狄拉克方程存在病態解,其中粒子在施加力之前加速,即所謂的預加速解。 由于這代表了一種先于其原因發生的結果(逆因果關系),一些理論推測該方程允許信號在時間上逆向傳播,從而挑戰了因果關系的物理原理。 Arthur D. Yaghjian 討論了這個問題的一個解決方案,Fritz Rohrlich 和 Rodrigo Medina 進一步討論了這個問題。

    定義和描述

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    在數學上,為非相對論速度近似 v ? c {\displaystyle v\ll c} 導出的洛倫茲自力以 SI 單位給出

    或以高斯單位

    F r a d = 2 3 q 2 c 3 a ˙ 。 {\displaystyle \mathbf {F} _{\mathrm {rad} }={2 \over 3}{\frac {q{2}}{c{3}}}\mathbf {\ 刀塔}} 。}

    其中 F r a d {\displaystyle \mathbf {F} _{\mathrm {rad} }} 是力, a ˙ {\displaystyle \mathbf {\dot {a}} } 是加速度的導數 ,或位移的三階導數,也稱為加加速度,μ0 是磁常數,ε0 是電常數,c 是自由空間中的光速,q 是粒子的電荷。

    從物理上講,加速電荷會發出輻射(根據拉莫爾公式),輻射會帶走電荷的動量。 由于動量守恒,電荷被推向與發射輻射方向相反的方向。 事實上,上面輻射力的公式可以從拉莫爾公式推導出來,如下所示。

    亞伯拉罕-洛倫茲力是洛倫茲自力對任意速度的概括

    其中 γ 是與粒子速度 v 相關的洛倫茲因子。 該公式符合狹義相對論,簡化為低速極限的洛倫茲自力表達式。

    狄拉克推導出的任意形狀基本電荷的輻射反應的協變形式被發現為:

    阿布拉罕-洛倫茲力

    歷史

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    George Francis FitzGerald 于 1883 年首次計算了由電流引起的輻射電磁能,其中出現了輻射電阻。 然而,海因里希·赫茲 (Heinrich Hertz) 的偶極天線實驗產生了更大的影響,并收集了龐加萊 (Poincaré) 對由于發射。

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    1. 阿布拉罕-洛倫茲力
    2. 定義和描述
    3. 歷史

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