Reação de Radiação na Eletrodinâmica Clássica

Abstract

Neste trabalho, proporcionamos uma aprofundada introdução aos conceitos fundamen tais da eletrodinâmica clássica, com o propósito de investigar e analisar de maneira abrangente os efeitos resultantes da reação de radiação. Inicialmente, abordamos as transformações de calibre, aplicadas de forma precisa ao campo eletromagnético. Com base no formalismo do calibre de Lorenz, utilizamos soluções da equação de onda para descrever os campos gerados por cargas pontuais, resultando nos campos de Lienard-Wiechert. A seguir, aprofundamo-nos na descrição da radiação emitida por cargas pontuais em baixas velocidades, abrangendo o contexto não-relativístico. Adi cionalmente, exploramos a eletrodinâmica sob a perspectiva da teoria da relatividade restrita, abordando os potenciais eletromagnéticos de maneira tensorial, fazendo uso do tensor do campo eletromagnético de Maxwell. Introduzimos também os escalares de Lorentz, inclusive discutindo o tensor de energia-momento. No âmbito não relativistico, derivamos a fórmula de Larmor, que quantifica a potência de radiação. Utilizando as ferramentas teóricas desenvolvidas nas seções anteriores, determinamos a força de Abraham-Lorentz exercida sobre as cargas fontes. Culminando, na aplicação da força de Abraham-Lorentz para uma carga oscilante devido um campo elétrico externo, obti vemos as leis do espalhamento de Thomson e Rayleigh. Além disso, estendemos nosso estudo ao modelo do elétron, considerando-o como uma partícula com dimensões finitas, ignorando sua estrutura interna, com propósito de eliminar as divergências do modelo inicial. Como ápice do estudo, estendemos nossas considerações sobre o problema da reação de radiação para o contexto relativístico, valendo-nos do arcabouço tensorial desenvolvido previamente. Em seguida apresentamos a equação de Landau-Lifshitz, uma versão covariante da força de Abraham-Lorentz que não apresenta as soluções divergentes apresentadas no modelo clássico. Por fim, concluímos o trabalho com uma análise dos resultados obtidos. Nossa expectativa é que esta abordagem formativa em nível mais elevado que a base curricular do bacharelado em física venha a sedimentar caminho para realização de pesquisas originais associadas a problemas de reação de radiação, emissão de radiação em eletrodinâmicas modificadas e em outros ramos da física.