電磁輻射與協變電動力學
磁偶極輻射(magnetic dipole radiation)
一個電流會振盪的電流迴圈,或一根磁性強弱脈動的小磁棒,就是一個磁偶極子;當它振盪時,它同樣會輻射。磁偶極輻射是電偶極輻射的「磁性表親」:圖案形狀相同,但通常暗淡得多、多得多。
對一個按 m(t) = m_0 cos(omega t) 振盪的磁偶極矩,時間平均的輻射功率為 <P> = mu_0 m_0^2 omega^4 / (12 pi c^3)。把它跟電偶極結果相比:公式完全一樣,只是分母多了兩個 c 的因子。由於一個大小為 d、內部速率為 v 的源,其磁矩約為 m ~ p c 乘上 (v/c),因此磁對電的功率比約為 (v/c)^2——對尋常物質內部那些緩慢的電荷來說,這通常小到微不足道。角分布依然是 sin^2(theta),但這次是磁場扮演了電偶極時電場的角色,E 與 B 互換。
磁偶極輻射恰恰在電偶極輻射被禁戒之處才重要。在原子與原子核躍遷中,選擇律可以使電偶極(E1)振幅為零;躍遷於是改走慢得多的磁偶極(M1)通道,造成長壽命的態與暗弱的譜線。自轉的中子星(脈衝星)就是巨大的磁偶極子,其輻射會耗掉它們的自轉能量。
對源內部以速率 v 運動的電荷,磁偶極輻射比電偶極輻射弱約 (v/c)^2。對 v/c ~ 1/137 的原子電子而言,這在功率上是約 10^-4 到 10^-5 量級的壓低。
與電偶極相同的 omega^4 sin^2(theta) 形狀,但被壓低約 (v/c)^2。
磁偶極輻射不是不同的圖案,只是一個較弱的通道——只有當電偶極項因對稱性或選擇律而為零時,它才主導。別把 (v/c)^2 的壓低與多極階次混為一談;磁偶極與電四極是在同一個「下一階」上一起出現的。
又稱
另見