Bromstrålning

Bromstrålning alstras då elektriska laddningar accelereras eller retarderas. Men vad gällder då med en elektron som färdas i en bana runt en atom, kommer den hela tiden att alstra bromstrålning? Borde den inte då förlora energi och till slut krocka in i atomkärnan?

Varför alstras denna strålning överhuvudtaget då en laddad partikel accelererar?

Det var bland annat denna "paradox" som ledde till utvecklingen av kvantmekanik. Elektroner färdas alltså inte i klassiska banor längs atomkärnan och de kan endast förändra sin energi i diskreta steg. Kontinuerlig avstrålning av energi pga av acceleration sker alltså inte.

Men varför utsänds denna strålning på grund av accelerationen? Både partiklar med motsatt laddning och ett magnetiskt fält kan ju orsaka det. Jag ser ingen anledning till varför den skulle behöva förlora energi.

För om en elektron avlänkas i ett magnetfält så ändras ju bara hastighetsvektorn, ingen energi varken tillförs eller förloras ju i processen (förutom bromsstrålningen då?). så varför skulle elektronen spontant avge strålning?

Vi tar ett tankeexperiment:

En elektron i rörelse närmar sig en "stillastående" proton. När dom närmar sig varandra kommer coloumbkraften att verka på dom båda partiklarna så att dem accelereras mot varandra. Eftersom röresemängden för protonen då ändras måste även rörelsemängden för elektronen ändras (enligt Newtons första lag). Så om protonen får en högre energi måste energin hos elektronen minska.
Minnskningen i energi hos elektronen ger upphov till bromstrålning.

Och sedan eftersom partiklarna rör sig i förhållande till varandra kommer de att skapa ett magnetiskt fält relativt varandra.

Allt börjar bli väldigt rörigt!

En simpel fråga dock! Förlorar ett föremål som endast kröks av i sin bana sin rörelsemängd?

Förstår inte riktigt vad du menar. En accelererad laddning avger strålning, det är en direkt konsekvens av Maxwells ekvationer och det gäller även i kvantelektrodynamik. Elektronerna som "åker" runt en atomkärna färdas exakt som evolute säger inte i klassiska banor och är alltså inte accelererade i klassisk mening utan befinner sig i bundna kvantmekaniska tillstånd. Att de gör det är en konsekvens av kvantisering och Schrödingers ekvation.

En intressant fråga som tangerar ämnet är huruvida en elektron i fritt fall, som alltså accelereras av ett (lokalt) konstant gravitationsfält och inte påverkas av några andra krafter, avger bromsstrålning eller int. Hur funkar det med ekvivalensprincipen?

Men om den "faller fritt" så ändras ju inte hastigheten och då heller inte accelerationen? Ingen bromsstrålning borde alltså avges.

Vadå "ändras inte hastigheten"? Att falla fritt innebär ju automatiskt att den accelererar. Fritt fall vid jorden innebär ju t.ex acceleration med ~9.8 m/s^2, så hastigheten förändras ju absolut. Däremot är accelerationen konstant.

Som jag uppfattar det så är detta med elektroner som roterar i skal en ren "förklaringsmodell".
Jag tror mig minnas att jag på TV såg en helt annan förklaringsmodell som jag tyckte var "vackrare".
Minns dock inte detaljerna, men kanske handlade det om frekvenser och vågor..?

/T

Faller du fritt har du redan nått maximal hastighet med acceleration. Hastigheten är därför konstant. Det är väl hela grejen att "falla fritt" man känner inte att man faller därför att man inte längre accelererar.

Vänta lite här. När en kropp börjar falla i atmosfären så är den stillastående, och accelererar sedan med 9,82 m/s^2, tills den uppnår sin gränshastighet när kraften från luftmotståndet är jämnstor med gravitationskraften. Finns det inget luftmotstånd kommer kroppen fortsätta accelerera tills den träffar marken.

Nej, helt fel! Om du läser hur jag definierar fritt fall, skriver jag ju att partikeln inte ska påverkas av några andra krafter, dvs inget luftmotstånd! När man gör tankeexperiment bortser man ju normalt sett från sånt som luftmotstånd. Att falla fritt är att accelerera ostört i ett tyngdkraftsfält. Att du inte kan "känna något" är fel, du kan absolut känna skillnad på huruvida du faller eller sitter still i ett gravitationsfält. Du verkar ha en felaktig ide om det som kallas ekvivalensprincipen, som i princip går ut på att allting faller exakt lika snabbt oavsett massa och andra egenskaper.

En relaterad fråga. Om man skjuter betastrålning genom ett material så kommer denna att förlora energi. Hur går det till och vad kallas det?

Understanding Electromagnetic Radiation from an Accelerated Charge (PDF)