電子光子相互作用

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電子光子相互作用

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2024/04/05 02:11 UTC 版)

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電子光子相互作用（でんしこうしそうごさよう）とは、電子と光（電磁場、光子）の相互作用である。

概要

光は電磁場の波であるため、電荷をもつ粒子との間でエネルギーの授受が発生する。

たとえば、電子がエネルギーを失うとき、そのエネルギーは光に変換されうる（発光）。また、光のエネルギーが電子へと受け渡されたとき、電子のエネルギー準位が変動し、光の色が変化する。光から全てのエネルギーが電子へと受け渡されたとき、その光は消滅する。

古典論

1個の電子が電磁場中にある場合を、解析力学におけるラグランジュ形式で考えることから出発する。電磁場はベクトルポテンシャルA(r, t ) とスカラーポテンシャルΦ(r, t ) で与えられ、Φ(r, t ) = 0 であるとする。この場合、電子にはローレンツ力が働く。よってこの系のラグランジアンは次のように表される。

${\displaystyle L={\frac {m_{e}{\dot {\mathbf {r} }}^{2}}{2}}+{\frac {e}{c}}{\dot {\mathbf {r} }}\cdot \mathbf {A} (\mathbf {r} ,t)}$