【導讀】輻射理論中其中一種研究較為深入的基本過程。做出簡單，有效而且最為直觀的描述。當然，在經典輻射理論中有著不可忽視。起的輻射，適用于入射光子能量顯著地小于相對論電子能量。的頻率成份的強度。因此，此方法對于康普頓散射和逆康普頓輻射

　　

【正文】 是背靠著速度的方向上輻射劇減。 （四） 同步輻射的偏振特性 為方便說明同步輻射的偏振，必須將電矢 ?? 沿兩個與輻射方向 k? 垂直的，并且彼此互相垂直的方向 1l? ， 2l? 分解。 2l? 規(guī)定為方向垂直于磁場 ?? 及傳播方向 k? 的單位矢，而 1l? 為垂直于 2l? 和傳播方向 k? 的單位矢。 1l? 也就是磁場 ?? 在垂直于波傳播方向 k? 的平面的投影方向。電矢 2211 lElEE ??? ?? ，由于同步輻射有很強的方向性，所以對于一個投射角是 α 而速度為 β 的電子，電子的瞬時速度方向 β（圖中用 α 表示）與它的輻射方向 k? （ k? 的方向在圖中用 θ表示）幾乎是一致的，即??? 。輻射方向和速度方向間的微小差異我們用 ??? ? 表示。沿 k? 方向傳播的同步輻射，其電矢 ?? 的兩個分量 21 ??和 正好有 2? 的相位差，這表明同步輻射是橢圓偏振波，偏振橢圓的短軸與長軸分別平行于 21 ll ??和 ，其橢率 b 有下式給出： v? v? 0?? 1?? v v ? ?? ?yKyKtgb322231211 ????????? 其中 ??? ? 是個小量，?? 1?，宗量 ? ? 232212 ???? ?? cy， ???? sin23 2Lc ?。由上式橢圓偏振光是左旋或右旋，由 ? 的正負號決定，?? 1?是很小的數，因此有21 ???? 。尤其在 0 ?? ??? 時，即電子速恰好指向觀察者， 01?? ，輻射將成為線偏振。 四、 曲率輻射 在磁場很強的情況下，非相對論熱電子 ? ?cv?? 的回旋輻射是很很重要的機制，然而相對論電子得不到持續(xù)不斷的大量的提供，而使得同步輻射機制的重要性變小，這是由于相對論電子在強磁場條件下壽命太短。雖然相對論電子在垂直于場強的速度 ?v 很快消亡（轉變成 cv?? 的非相對論電子），但是在平行于磁場的速度 //v 仍保持相對論性 ? ?c?v ，此時在磁場中就會產生一種新的輻射機制 曲率，它是同步輻射的補充，有很大的重要性。曲率輻射是指相對論電子在很強的磁場中沿彎曲磁力線運動是而產生的輻射。 由于電子沿磁力線的運動是相對論運動，于是其運動類似沿圓軌道運動的相對論電子，因此曲率輻射的性質與同步輻射相似。 ?? k? 1l? 2l? ?? ? ? 五、 宇宙中的回旋輻射、同步輻射和曲率輻射 同步輻射是非熱輻射，其輻射主要集中在在射電波段。宇宙空間中，許多Seyfert 星系在光學波段很暗，但在射電波段卻異常地亮 ，比太陽差不了多少（注意，這些河外星系到地球的距離是太陽到地球距離的 1012倍）。這類 Seyfert 星系在射電波段的輻射光度 Lν ∝ν α ,其中譜指數α通常為 α 。同時，射電波段的輻射是高度偏振的。這說明這類 Seyfert星系發(fā)射同步輻射。在 Seyfert星系的外圍存在尺度達幾千光年的射電瓣，射電瓣中有強度為 109特斯拉的磁場。根據前面的計算公式，相對論性自由電子在 5GHz 的頻率附近可以同步輻射一千萬年。但是如果在 1015GHz 的可見光波段，電子的同步輻射“壽命”就只有幾千年。而 X射線波段的 壽命更短了。 對于擁有強磁場（ 104109T）的脈沖星，同步輻射和曲率輻射要強烈得多。天文學家認為隨著脈沖星旋轉的磁場產生強電場（約 1014V/m），加速了脈沖星表面的電子和質子。自由電子和質子獲得了足夠的動能，有些垂直強磁場運動，產生同步輻射，有些沿兩磁極處的磁力線運動，產生了曲率輻射。 六、回旋輻射、同步輻射和曲率輻射的應用 由于同步輻射具有上述特點，它在物理學、材料科學、化學以及生命科學的基礎與應用研究，和醫(yī)學、光刻、顯微照相等技術領域有著非常廣泛的應用。在研究光子與物質相互作用領域，同步輻射使傳 統(tǒng)的的光電子譜技術增加了很多功能，因為它和單色儀配合能夠獲得從真空紫外到 x 射線范圍，波長連續(xù)可變的單色光子。因此，在固體表面和界面的研究中促進了微電子工業(yè)和化學工業(yè)等方面的迅速發(fā)展。有波動理論可知，用輻射探測物體時波長必須等于或小于這個物體的線度，而同步輻射具有高分辨率，高亮度 X 射線的特性，則對研究原子和分子的結構是非常適合的。所得到的顯微照相可顯示試樣的化學成分，由此在分子生物學，微電子學等領域可以提供重要的信息。分子內的電子對 X 射線光子的吸收是取決于分子相對偏振的取向，而同步輻射的偏振性質可用來測定吸附 在表面上的分子的排列取向，這一測定所得到的信息，對研究腐蝕、催化過程是很重要的。 同步輻射的獨特性能也能給工業(yè)與醫(yī)學方面提供可能性。由于同步輻射源提供的高亮度，高分辨率的 X 射線束，可以獲得清晰度很高的衍射圖樣，因而可了解試樣的晶體結構，為提高藥品質量、研制性能優(yōu)良的聚合物材料提供了依據。目前同步輻射在材料科學每個領域都有應用，例如，波音公司研發(fā)了一種新型聚合樹脂，在 757 型飛機上替代鋁材，使得飛機重量減少了 30%，成本大幅度減 少。在醫(yī)學上，例如使用同步輻射波長可調的特性，可以用來拍攝 X 光照片，如波長調到對比 顯示劑碘的吸收邊時，是它的靈敏度有二、三個量級的提高，如此和常規(guī)的 X 光源相比較，以同步輻射光源顯示冠狀動脈的血管圖具有更好的效果。 參考文獻 [1] Martin Harwit，《 Astrophysical Concepts (Third Edition)》 ,SpringerVerlag, p228233 [2] Blumenthol and Could. Rev, Mod, Phys.， 42(1970)237 [3] Bekefi,G,Radiation Processes in Plasmas,wiley,New York,1966 [4] Heitler,“ The Quantum Theory of Radiation” ,1954 [5] Kompaneets, A .S.,Soviet Phys, JETP, 1957, 4, 730。 [6] Weymann, R., Phys. Fluilds,1965, 8, 2112。 [7] Ross, R. R., Weaver, R., McCray, R., Astrophys. J., 1978, 219, p292。 [8] Sunyaev, R., Zeldovich, Y. , Smallscale fluctuations of relic radiation, Astrophysics and Space Science, 1970, 7, p3–19. 致謝 在本文的寫作過程中，我特別要感謝我的指導老師袁金照，他在最初我無法找到資料，甚至對于自己的寫作內容都很生疏的情況下是老師嚴謹的作風，淵博的學識。不僅幫助我了解了內容，同時再次過程中幫助我掌握了怎樣快速、高效完成學習的方法。此外，還讓我明 白了一個道理，“大多 數人在獨立完成一件事時，往往是被自己所打敗的。”因此，我時刻告誡自己無論遇到多大的困難都要堅持下去，或許有的時候收獲是出乎意料的。在學作過程中雖然光鍵在于自己，但是如果沒有老師在百忙之中仍不忘認真地批閱并及時提出寶貴的建議。是不會有今天我對論文的深刻認識和較為圓滿的成果。