Astronet > Faradeya effekt

po tekstam po klyuchevym slovam v glossarii po saitam perevod po katalogu

Faradeya effekt

- vrashenie ploskosti (v obshem sluchae ellipsa) polyarizacii el.-magn. volny pri rasprostranenii ee v girotropnoi srede. Naibolee vazhnym v astrofizike chastnym sluchaem girotropnoi sredy yavl. razrezhennaya plazma s magn. polem. V nei dlya kazhdogo napravleniya i chastoty izlucheniya $\nu$ imeetsyaya dva tipa nezavisimo rasprostranyayushihsya sobstv. kolebanii (normal'nyh voln, NV) s razlichnymi (voobshe govorya, ellipticheskimi) polyarizaciyami (sm. Polyarizaciya elektromagnitnogo izlucheniya), raznymi pokazatelyami prelomleniya n₁ i n₂ i koeff. poglosheniya k₁ i k₂. Rasprostranyayushayasya v plazme polyarizovannaya volna yavl. kogerentnoi superpoziciei NV, imeyushih raznye fazovye skorosti: c/n₁ i c/n₂. Eto razlichie privodit k izmeneniyu vdol' napravleniya rasprostraneniya sdviga faz $\Delta\varphi$ mezhdu kolebaniyami v sostavlyayushih NV [ $\Delta\varphi=(2\pi\nu/c)\int\limits^L_0 \;(n_1-n_2)\;dl$ ; integral beretsya vdol' puti, prohodimogo izlucheniem], t.e. izmeneniyu v rasstoyaniem polyarizacii rezul'tiruyushei volny. F.e. voznikaet v vazhnom chastnom sluchae, kogda polyarizacii NV blizki k krugovym, t.e. pri $(\nu_B/\nu)(\sin^2\theta/2\cos\theta)\ll 1$ , $\nu_B$ - elektronnaya ciklotronnaya chastota, $\theta$ - ugol mezhdu magn. polem i napravleniem rasprostraneniya izlucheniya. Ugol povorota ellipsa polyarizacii
$\chi(rad)={\pi\nu\over c} \int\limits^L_0 \;(n_1-n_2)\;dl={\pi\over c} \int\limits^L_0 \;{\nu_{0e}^2 \nu_B \cos\theta \over {\nu^2-\nu_B^2}}\;dl$ ,
pri $\nu\gg\nu_B \quad \chi(rad)={2,36\cdot 10^4 \over {\nu^2}} \int\limits^L_0 \;NB\cos\theta\;dl$ .
Zdes' $\nu_{0e}=(Ne^2/\pi m)^{1/2}$ - elektronnaya lengmyurovskaya chastota, N - elektronnaya koncentraciya, B - magn. pole; vse velichiny v ed. SGS. Eta f-la primenima k dostatochno razrezhennoi plazme ( $\nu_{0e}\ll \nu|\nu-\nu_B|$ ) dlya chastot, ne slishkom blizkih k $\nu_B$ . Krome togo, podrazumevaetsya, chto na puti rasprostraneniya volna ne ispytyvaet poglosheniya ili rasseyaniya ( $\int\limits^L_0 \;(k_1+k_2)\;dl/2\ll 1$ ).

F.e. osobenno vazhen v radioastronomii. Tak, napr., v mezhzvezdnoi srede dlya N=0,1 sm³, $B=10^{-6}$ Gs ( $\nu_B$ =2,8 Gc) i $\theta$ =0 na puti L=100 pk=3,1 $cdot 10^{20}$ sm ugol $\chi=8,1\cdot 10^{-4}\lambda^2$ ( $\lambda$ v sm), chto daet $\chi$ =73 rad dlya $\lambda$ =3 m i $\chi$ =0,73 rad dlya $\lambda$ =30 sm. Izmerenie na raznyh dlinah voln ugla orientacii ellipsa polyarizacii izlucheniya dalekogo radioistochnika pozvolyaet opredelit' meru vrasheniya $RM=\int\limits^L_0 \;NB\cos\theta\;dl$ , t.e. daet informaciyu o plotnosti mezhzvezdnogo gaza, magn. pole i rasstoyanie do istochnika.

F.e. mozhet takzhe voznikat' pri prohozhdenii izlucheniya skvoz' plazmu v samom istochnike. Napr., v solnechnoi korone pri N=10⁸ sm^-3, B=10 Gs, $\theta$ =0 na puti L=10¹⁰ sm ugol $\chi\approx 260 \lambda^2$ , t.e. $\chi > 1$ dlya $\lambda >$ 0,06 sm.

Chasto F.e. privodit k umen'sheniyu stepeni lineinoi polyarizacii izlucheniya (faradeevskaya depolyarizaciya). Napr., esli protyazhennyi vdol' lucha zreniya istochnik lineino polyarizovannogo (v odnom napravlenii) izlucheniya nahoditsya v plazme s magn. polem, to ot raznyh chastei istochnika nablyudatel' prinimaet izluchenie s razlichno orientirovannoi (iz-za raznyh putei L) polyarizaciei, chto umen'shaet polyarizaciyu summarnogo izlucheniya. Iz-za etogo, v chastnosti, polyarizaciya sinhrotronnogo izlucheniya v ploskosti Galaktiki nablyudaetsya tol'ko v napravleniyah, perpendikulyarnyh magn. polyu, gde F.e. mal. Faradeevskaya depolyarizaciya voznikaet takzhe vsledstvie konechnoi shiriny polosy chastot $\Delta\nu$ priemnoi apparatury, kogda izmenenie $\chi(\nu)$ v etoi polose ne malo: $(\Delta\nu/2\nu_0)\chi(\nu_0)>1$ ( $\nu_0$ - rabochaya chastota).

V opticheski tolstoi plazme (t.e. pri $\int\limits^L_0 \;(k_1+k_2)\;dl/2\gg 1$ ) F.e. sushestven, esli $\chi>1$ na srednei dline volne probega fotona, t.e. pri $\delta\equiv (2\pi\nu/c)[|n_1-n_2|/(k_1+k_2)]>1$ . Esli v plazme voznikayut fotony, polyarizaciya k-ryh ne sovpadaet s polyarizaciei NV (napr., pri sinhrotronnom izluchenii relyativistskih elektronov ili pri tomsonovskom rasseyanii), to pri $\delta >1$ proishodit depolyarizaciya (narushaetsya fazovaya svyaz' mezhdu NV) iz-za haotich. raspredeleniya izluchayushih ili rasseivayushih chastic; pri $\delta\gg 1$ tzluchenie rasprostranyaetsya v plazme i vyhodit iz nee v vide nekogerentnoi smesi NV. V chastnosti, pri $\nu_B\ll\nu$ magn. pole umen'shaet lineinuyu polyarizaciyu dlya dlin voln $\lambda>\lambda_*\equiv 2\pi\sqrt{2e/3B_{||}}\simeq 1,12\cdot 10^{-4}B^{-1/2}$ sm, gde $B_{||}=B\cos\theta$ . Dlya $B_{||}\approx(3-10)$ Gs $\lambda_*$ popadaet v optich. diapazon, a dlya $B_{||}\sim(10^6-10^{10})$ Gs - v rentgenovskii. T.o., izmerenie spektra lineinoi polyarizacii optich. i rentg. istochnikov pozvolyaet opredelyat' magn. pole v izluchayushei oblasti.

Lit.:
Zheleznyakov V.V., Elektromagnitnye volny v kosmicheskoi plazme, M., 1977; Dolginov A.Z., Gnedin Yu.N., Silant'ev N.A., Rasprostranenie i polyarizaciya izlucheniya v kosmicheskoi srede, M., 1979.

(G.G. Pavlov)

G. G. Pavlov, "Fizika Kosmosa", 1986
Glossarii Astronet.ru

L | R | A | B | V | G | D | E | Zh | Z | I | ' | K | L | M | N | O | P | R | S | T | U | F | H | C | Ch | Sh | Sh | E | Yu | Ya

Publikacii s klyuchevymi slovami: effekt Faradeya Publikacii so slovami: effekt Faradeya
Sm. takzhe: Faradeya effekt

Obsudit' etu publikaciyu

Versiya dlya pechati