Спонтанное и вынужденное излучение электрона, электронного сгустка и электронного пучка в плазме

М.В. Кузелев^а, А.А. Рухадзе^б, 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 L_e между спонтанным и вынужденным черенковскими эффектами имеется переходная область λ < L_e < 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.

Текст pdf (645 Кб)

Скачивая файл я соглашаюсь с условиями использования.

English fulltext is available at DOI: 10.1070/PU2008v051n10ABEH006634

PACS: 41.60.−m, 52.35.−g, 52.40.Mj (все)
DOI: 10.3367/UFNr.0178.200810b.1025
URL: https://ufn.ru/ru/articles/2008/10/b/
Web of Science

000262714300002
Scopus

2-s2.0-67849099230
ADS NASA

2008PhyU...51..989K
Цитата: Кузелев М В, Рухадзе А А "Спонтанное и вынужденное излучение электрона, электронного сгустка и электронного пучка в плазме" УФН 178 1025–1055 (2008)

BibTexBibNote ® (generic)BibNote ® (RIS)MedlineRefWorks

English citation: Kuzelev M V, Rukhadze A A “Spontaneous and stimulated emission induced by an electron, electron bunch, and electron beam in a plasma” Phys. Usp. 51 989–1018 (2008); DOI: 10.1070/PU2008v051n10ABEH006634

Список литературы (37) ↓ Статьи, ссылающиеся на эту (19) Похожие статьи (20)

Кузелев М В, Рухадзе А А УФН 152 285 (1987); Kuzelev M V, Rukhadze A A Sov. Phys. Usp. 30 507 (1987)
Кузелев М В, Рухадзе А А "Механизмы спонтанного и вынужденного излучений релятивистских электронных пучков" в сб. Проблемы теоретической физики и астрофизики: Сборник статей, посвященный 70-летию В.Л. Гинзбурга (Отв. ред. Л В Келдыш, В Я Фaйнберг) (М.: Наука, 1989) с. 70
Buts V A, Lebedev A N, Kurilko V I The Theory of Coherent Radiation by Intense Electron Beams (Berlin: Springer, 2006)
Горбунов М А, Лебедев А Н Прикладная физика (5) 5 (2008)
Кузелев М В, Рухадзе А А Методы теории волн в средах с дисперсией (М.: Физматлит, 2007)
Гинзбург В Л Теоретическая физика и астрофизика: Дополнительные главы 2-е изд. (М.: Наука, 1981); Translated into English, Ginzburg V L Applications of Electrodynamics in Theoretical Physics and Astrophysics 2nd ed. (New York: Gordon and Breach, 1989)
Кузелев М В, Рухадзе А А Электродинамика плотных электронных пучков в плазме (М.: Наука, 1990)
Александров А Ф, Богданкевич Л С, Рухадзе А А Основы электродинамики плазмы (М.: Высшая школа, 1988); Translated into English, Aleksandrov A F, Bogdankevich L S, Rukhadze A A Principles of Plasma Electrodynamics (Berlin: Springer-Verlag, 1984)
Лифшиц Е М, Питаевский Л П Физическая кинетика (М.: Наука, 1979); Translated into English, Lifshitz E M, Pitaevskii L P Physical Kinetics (Oxford: Pergamon Press, 1981)
Кузелев М В, Рухадзе А А Изв. вузов. Радиофизика 36 867 (1993); Kuzelev M V, Rukhadze A A Radiophys. Quantum Electron. 36 661 (1993)
Бобылев Ю В, Кузелев М В, Рухадзе А А Радиотехника и 47 166 (2002); Bobylev Yu V, Kuzelev M V, Rukhadze A A J. Commun. Technol. Electron. 47 149 (2002)
Heitler W The Quantum Theory of Radiation 3rd ed. (Oxford: Clarendon Press, 1954); Гайтлер В Квантовая теория излучения (М.: ИЛ, 1956)
Силин В П, Рухадзе А А Электромагнитные свойства плазмы и плазмоподобных сред (М.: Атомиздат, 1961)
Тамм И Е, Франк И М ДАН СССР 14 107 (1937); Tamm I E, Frank I M C.R. Acad. Sci. USSR 14 107 (1937)
Болотовский Б М УФН 62 (3) 201 (1957)
Ахиезер А И и др. Электродинамика плазмы (Под ред. А И Ахиезера) (М.: Наука, 1974)
Гинзбург В Л, Рухадзе А А Волны в магнитоактивной плазме 2-е изд. (М.: Наука, 1975)
Иванов А А Физика сильнонеравновесной плазмы (М.: Атомиздат, 1977)
Кузелев М В, Рухадзе А А, Стрелков П С Плазменная релятивистская СВЧ-электроника (М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002)
Гинзбург В Л ЖЭТФ 10 589 (1940)
Ландау Л Д, Лифшиц Е М Электродинамика сплошных сред (М.: Наука, 1982); Translated into English, Landau L D, Lifshitz E M Electrodynamics of Continuous Media (Oxford: Pergamon Press, 1984)
Ландау Л Д, Лифшиц Е М Теория поля (М.: Наука, 1982); Translated into English, Landau L D, Lifshitz E M The Classical Theory of Fields (Oxford: Pergamon Press, 1975)
Ильинский А С, Кравцов В В, Свешников А Г Математические модели электродинамики (М.: Высшая школа, 1991)
Тихонов А Н, Самарский А А Уравнения математической физики 2-е изд. (М.: ГИТТЛ, 1953); Translated into English, Tikhonov A N, Samarskii A A Equations of Mathematical Physics (New York: Macmillan, 1963)
Трубецков Д И, Храмов И Д Лекции по сверхвысокочастотной электронике для физиков Т. 1 (М.: Физматлит, 2005)
Born M, Wolf E Principles of Optics (Oxford: Pergamon Press, 1964); Борн М, Вольф Э Основы оптики (М.: Наука, 1970)
Кузелев М В Физика плазмы 34 318 (2008); Kuzelev M V Plasma Phys. Rep. 34 284 (2008)
Карташов И Н, Кузелев М В Физика плазмы 27 406 (2001); Kartashov I N, Kuzelev M V Plasma Phys. Rep. 27 381 (2001)
Watson G N A Treatise on the Theory of Bessel Functions (Cambridge: The Univ. Press, 1945); Ватсон Дж Н Теория бесселевых функций (М.: ИЛ, 1949)
Ландау Л Д, Лифшиц Е М Гидродинамика (М.: Наука, 1988); Translated into English, Landau L D, Lifshitz E M Fluid Mechanics (Oxford: Pergamon Press, 1987)
Железняков В В Изв. вузов. Сер. Радиофизика 2 (1) 14 (1959)
Гинзбург В Л, Франк И М ДАН СССР 56 583 (1947); Ginzburg V L, Frank I M C.R. Acad. Sci. USSR 56 583 (1947)
Незлин М В УФН 120 481 (1976); Nezlin M V Sov. Phys. Usp. 19 946 (1976)
Богданкевич Л С, Кузелев М В, Рухадзе А А УФН 133 3 (1981); Bogdankevich L S, Kuzelev M V, Rukhadze A A Sov. Phys. Usp. 24 1 (1981)
Черенков П А ДАН СССР 2 451 (1934); Cherenkov P A C.R. Acad. Sci. USSR 2 451 (1934)
Кузелев М В и др. ДАН СССР 267 829 (1982); Kuzelev M V et al. Sov. Phys. Dokl. 27 1030 (1982)
Кузелев М В, Лоза О Т, Рухадзе А А, Стрелков П С, Шкварунец А Г Физика плазмы 27 710 (2001); Kuzelev M V, Loza O T, Rukhadze A A, Strelkov P S, Shkvarunets A G Plasma Phys. Rep. 27 669 (2001)