Спонтанное и вынужденное излучение электрона, электронного сгустка и электронного пучка в плазме
М.В. Кузелева,
А.А. Рухадзеб,а аМосковский государственный университет имени М.В. Ломоносова, Физический факультет, Ленинские горы 1 стр. 2, Москва, 119991, Российская Федерация бИнститут общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук, ул. Вавилова 38, Москва, 119991, Российская Федерация
Рассмотрены два фундаментальных механизма излучения электрона при его сверхсветовом движении в среде — эффект Вавилова-Черенкова и аномальный эффект Доплера. В случае одиночного электрона, а также электронного сгустка малого размера черенковское излучение является спонтанным. В процессе спонтанного черенковского излучения поступательное движение электрона замедляется, а энергия излучения линейно возрастает со временем. При увеличении числа излучающих электронов черенковское излучение становится вынужденным. Вынужденное черенковское излучение является резонансной пучковой неустойчивостью. Такое излучение сопровождается продольной группировкой электронов в пучке (или сгустке), а энергия излучения возрастает со временем по экспоненте. По продольному размеру электронного сгустка Le между спонтанным и вынужденным черенковскими эффектами имеется переходная область λ < Le < λδ0-1, где λ — средняя длина волны излучения, δ0 — безразмерный (в единицах частоты излучения) инкремент черенковской пучковой неустойчивости. Левее указанной области лежит область спонтанного излучения, а правее — область вынужденного эффекта. В отличие от эффекта Вавилова-Черенкова аномальный эффект Доплера всегда, даже в случае одиночного электрона, должен считаться вынужденным эффектом, поскольку не может быть объяснен без учета обратного воздействия поля излучения на электрон. При излучении в условиях аномального эффекта Доплера электрон тормозится и «раскручивается», а энергия излучения возрастает со временем по экспоненте.
@article{Kuzelev:2008,author = {M. V. Kuzelev and A. A. Rukhadze},title = {Spontaneous and stimulated emission induced by an electron, electron bunch, and electron beam in a plasma},publisher = {Uspekhi Fizicheskikh Nauk},year = {2008},journal = {Usp. Fiz. Nauk},volume = {178},number = {10},pages = {1025-1055},url = {https://ufn.ru/ru/articles/2008/10/b/},doi = {10.3367/UFNr.0178.200810b.1025}}