קרינת בלימה

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
קפיצה אל: ניווט, חיפוש

קרינת בלימה (בשימוש גם מונח גרמני Bremsstrahlung, ברמשטרלונג) היא הקרינה האלקטרומגנטית הנפלטת מחלקיק טעון (לרוב אלקטרון) עקב האצתו, או למעשה האטתו, למשל במעבר ליד גרעין אטומי או בלייזר אלקטרונים חופשיים.

קרינת בלימה הנוצרת על ידי אלקטרון בעל אנרגיה גבוהה המוטה על ידי שדה חשמלי של גרעין אטומי.

לקרינת הבלימה ספקטרום רציף, וכמו בכל קרינה אלקטרומגנטית התדר שלה עולה ככל שהאנרגיה של החלקיק עולה. התופעה התגלתה על ידי ניקולא טסלה במחקר בתדר גבוה שערך בין 1888-1897.

קרינת בלימה למעשה כוללת את כל תופעות הקרינה עקב האצת חלקיק טעון, ולכן גם את קרינת סינכרוטרון, אך מושג זה משמש לרוב רק לתיאור קרינה עקב האטת אלקטרונים בחומר.

רקע היסטורי: תולדות האלקטרודינמיקה[עריכת קוד מקור | עריכה]

היסטורית, מדע האלקטרודינמיקה נוצר כאשר קרל פרידריך גאוס הכליל את חוק קולון למקרה של מטענים נעים, וניסח במכתב מ-1835 ביטוי מתמטי מפורש לאינטראקציה האלקטרומגנטית בין מטענים הנמצאים בתנועה אחידה (ללא תאוצות). קדמו לניסוח המתמטי הזה שתי תובנות מפתח עליהן גאוס כתב:

  • אבן היסוד של האלקטרודינמיקה תהיה להבין כיצד אפקטים חשמליים מתקדמים במרחב בזמן, באופן הדומה למשל לתנועת אור.
  • שני אלמנטים של חשמל במצב של תנועה יחסית מושכים או דוחים אחד את השני, אבל לא באותו אופן אילו היו במצב של מנוחה יחסית.

גאוס לאחר מכן הציע את הביטוי המתמטי הבא לכוח האלקטרומגנטי השלם בין שני חלקיקים עם מטענים q_1 ו-q_2 במצבי תנועה שרירותיים:

F = \frac{q_1q_2}{r^2}(1 + \frac{1}{c^2}(r\ddot r - r\cdot\ddot r - \frac{1}{2}\dot r^2)) = \frac{q_1q_2}{r^2}(1 + \frac{1}{c^2}(u^2 - \frac{3}{2}\dot r^2)).

כש-r הוא המרחק הסקלרי, r הוא וקטור המרחק, ו-c היא מהירות האור. ביטוי זה נותן את התוצאות הנכונות עבור תנועות אינרציאלית. אולם, כפי שגאוס עצמו הבחין, הביטוי הזה מפר את חוק שימור האנרגיה עבור תנועות כלליות, ולכן העיר כי הנוסחה צריכה לכלול גם את האפקט של איבוד אנרגיה (retardation). מספר שנים מאוחר יותר (ב-1845), עמיתו של גאוס וילהלם ובר הציע חוק כוח דומה לחוק של גאוס:

F = \frac{q_1q_2}{r^2}(1 - \frac{1}{2}(\frac{\dot r}{c})^2 + \frac{r\ddot r}{c^2}).

נוסחה זו נותנת את התוצאות הנכונות לאינטראקציה האלקטרומגנטית בין שני מטענים, ונותנת תיאור שלם של האלקטרודינמיקה הקלאסית (להבדיל מאלקטרודינמיקה קוונטית). למעשה, גישת גאוס-ובר שימשה כבסיס למחקרים תאורטיים של אלקטרומגנטיות עד אשר הוחלפה על ידי התאוריה האלקטרומגנטית של מקסוול בשנות ה-70 של המאה ה-19.

כיום יש עניין מחודש רב בגישת גאוס - ובר, משום ש-"שרדה" את כל המבחנים היחסותיים שנעשו בעשורים האחרונים, ומשום שחוקרים רבים חשים כי גישת גאוס - ובר עוד לא מוצתה, ונוצר הצורך בהחייאה מחדש של צורת המחשבה של החוקרים הראשונים בתחום המחקר של אלקטרודינמיקה.

קישורים חיצוניים[עריכת קוד מקור | עריכה]

P physics.svg ערך זה הוא קצרמר בנושא פיזיקה. אתם מוזמנים לתרום לוויקיפדיה ולהרחיב אותו.