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物理学において、ポンデロモーティブ力 () とは非一様な振動電磁場下におかれた荷電粒子が感じるな力のことをいう。 ポンデロモーティブ力 は以下の式のように表わされる。 : は粒子のもつ電荷、 は質量、 は振動電磁場の角周波数、 は電場の振幅をあらわす。周波数が十分に低い場合、磁場の及ぼす力は非常に小さい。 この等式は荷電粒子が非一様な振動電磁場下におかれたとき、電磁場の角周波数 で振動するだけでなく、 により振幅の小さい方向へ加速されることを示している。この力はローレンツ力などと異なり力の向きが電荷の正負によらず一定であり、この点で珍しい。 ポンデロモーティブ力のメカニズムは、振動電磁場下における電荷の運動を考えれば容易に理解できる。電磁場が一様な場合、電荷は一周期後には元の位置に戻る。しかし一様でない場合は、電荷が振幅の大きい領域にいる半周期の間に働く力は振幅の小さい領域へと向かう。振幅の小さい領域にいる半周期の間に働く力は振幅の大きい領域へと向うが、その大きさは小さい。結果として、一周期の間に働く力を平均すると電荷は振幅の小さい領域へと向う力を受けることとなる。 == 導出 == ポンデロモーティブ力は次のように導出される。 ある粒子に -方向に周波数 で振動する電場が働いているものとする。このとき、運動方程式は以下のようになる。 : ここで、振動磁場の影響は無視するものとする。 変位 が十分に大きければ、粒子のトラジェクトリは遅い運動と速い運動に以下のように分割することができる。 : ここで は遅いドリフト運動を、 は速い振動を表わす。ここで、 と仮定すると、力の等式を についてテイラー展開して以下の式を得る。 : : かつ は小さいので、 が成り立ち、よって : の表わす振動のタイムスケールでは は定数と見做せる。よって、上の式をまとめて以下の式を得る。 : 運動方程式にこれを代入し、 のタイムスケールで平均すると、以下を得る。 : : このように、一様でない振動電場下における荷電粒子のドリフト運動を記述することができる。 抄文引用元・出典: フリー百科事典『 ウィキペディア(Wikipedia)』 ■ウィキペディアで「ポンデロモーティブ力」の詳細全文を読む スポンサード リンク
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