к библиотеке   к оглавлению   FAQ по эфирной физике   ТОЭЭ   ТЭЦ   ТПОИ   ТИ  

РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА

Глоссарий по физике

А   Б   В   Г   Д   Е   Ж   З   И   К   Л   М   Н   О   П   Р   С   Т   У   Ф   Х   Ц   Ч   Ш   Э   Ю   Я  

Светоиндуцированный дрейф газов и газоподобных сред

Светоиндуцированный дрейф газов и газоподобных сред - относит. движение (дрейф) компонентов газовой смеси, возникающее при резонансном взаимодействии излучения с одним из компонентов смеси. С. д. обусловлен селективным по скоростям возбуждением резонансно поглощающих излучение частиц и различием транспортных характеристик возбуждённых и невозбуждённых частиц при их столкновениях с др. компонентами смеси [1].

Впервые С. д. атомов наблюдался в 1979 [2], молекул - в 1981 [3]. С. д. возможен и в средах, подобных газовым, напр. для электронов проводимости в твёрдых телах [4; 5] (экспериментально зарегистрирован в 1983 [6]).

Физ. основу С. д. легко пояснить на примере простейшей модели двухуровневых частиц, резонансно поглощающих излучение бегущей монохроматич. волны и находящихся в среде буферного (не взаимодействующего с излучением) газа. С учётом доплеровского уширения с излучением взаимодействуют только те частицы поглощающего газового компонента, скорости к-рых v находятся в окрестности «резонансного» значения, определяемого соотношением:
8026-31.jpg

где w - частота излучения, w10 - частота резонансного перехода между основным (0) и возбуждённым (1) состояниями, k - волновой вектор излучения.

Под действием излучения происходит селективное по скорости изменение заселённостей основного8026-32.jpg и возбуждённого8026-33.jpgсостояний поглощающих частиц. На рис. показано характерное распределение заселённостей8026-34.jpg и8026-35.jpg по проекции vx скорости на волновой вектор (ось х)без учёта столкновений и в предположении, что при поглощении фотона скорость частицы не меняется (последнее означает пренебрежение эффектом светового давления, что заведомо оправдано в специфич. для С. д. условиях). В первоначально равновесном (максвелловском) распределении8026-36.jpg излучение создаёт «провал» в окрестности резонансной скорости8026-37.jpg, образуя неравновесное распределение8026-38.jpg возбуждённых частиц при тех же значениях vx. Неравновесным распределениям8026-39.jpg и8026-40.jpg соответствуют отличные от нуля встречные парциальные потоки частиц:
8026-42.jpg

8026-41.jpg

Распределение заселённостей по скоростям при селективном оптическом возбуждении; у0, j1 - встречные парциальные потоки.

Т. о., излучение способно индуцировать встречные парциальные потоки возбуждённых и невозбуждённых частиц. В отсутствие столкновений с буферным газом суммарное распределение по скоростям8026-43.jpg остаётся максвелловским. При этом потоки j1 и j0 полностью компенсируют друг друга, так что газ поглощающих частиц как целое покоится.

Ситуация радикально меняется, как только начинают проявляться столкновения поглощающих частиц с частицами буферного газа. Порождённые излучением встречные потоки j0 и j1 испытывают торможение в буферном газе. Силы торможения (внутр. трения) F1,0 направлены против потоков и пропорциональны им:
8026-44.jpg

где т - масса частицы, vl,0 - газокинетич. (транспортные) частоты столкновений. В общем случае транспортные характеристики для разных внутр. состояний частицы (основного и возбуждённого) различаются, поэтому8026-45.jpg . Вследствие этого различаются и силы торможения потоков j0 и j1, изначально одинаковых по величине. Поэтому становится отличной от нуля результирующая сила F = F0 + F1действующая со стороны буферного газа на газ поглощающих частиц как целое. Эта сила и приводит к дрейфу поглощающего компонента относительно буферного, в чём и состоит эффект С. д. Результирующую силу в соответствии с (3) можно представить в виде:
8026-46.jpg

где j - результирующий поток поглощающих частиц. Поток j формируется в течение времени порядка времени свободного пробега и приобретает значение, определяемое условием F = 0. Представив j в виде j = uN, где и - скорость С. д., N - концентрация поглощающих частиц, из (4) находим
8026-47.jpg

В условиях большого доплеровского уширения и при редких столкновениях8026-48.jpg(N1 - концентрация возбуждённых частиц), при этом
8026-49.jpg

Параметр w1 характеризует долю возбуждённых частиц. При снятии сделанных ограничений для скорости дрейфа справедливо выражение [7,8]:
8026-50.jpg

Здесь vТ - наиб. вероятная тепловая скорость, Г1 - константа релаксации возбуждённого уровня,8026-51.jpg - безразмерный фактор, отражающий специфич. (антисимметричную) зависимость скорости дрейфа от отстройки частоты8026-52.jpg. В оптимальных условиях8026-53.jpg достигает значения - 1.

Дрейфовое движение коллинеарно волновому вектору и может осуществляться как в направлении распространения излучения, так и в обратном направлении в зависимости от знака8026-54.jpg и знака разности (v0 - v1) транспортных частот столкновений. При8026-55.jpg С. д. отсутствует. Если относит. изменение частоты столкновений при возбуждении достаточно велико8026-56.jpg, что не является редкостью, по крайней мере, для электронных переходов атомов, то, подбирая эксперим. условия, можно достичь величины скорости дрейфа, сравнимой с тепловой скоростью.

Важно отметить принципиальную роль буферного газа. Эффект существует только в его среде и проявляется в виде относит. движения газовых компонентов при сохранении импульса газовой системы в целом. В отсутствие буферного газа, согласно закону сохранения импульса, поглощающий газ обязан оставаться в покое как целое.

Яркой особенностью С. д., отличающей его от др. эффектов воздействия излучения на движение частиц газа, является то, что для возникновения направленного движения газовых компонентов не обязателен прямой или косвенный обмен импульсом и энергией между излучением и внеш. степенями свободы частиц газа. Особенно отчётливо это видно на примере сугубо радиационной релаксации возбуждённого состояния поглощающих частиц (что характерно для электронных переходов атомов): поглощённый частицей фотон в результате спонтанного испускания снова возвращается в поле излучения практически без изменения энергии. Т. о., энергия поступат. движения газовых компонентов черпается из тепловой энергии, а действие излучения, выступающего в роли своеобразного «демона» Максвелла, состоит в преобразовании хаотич. (теплового) движения частиц газа в упорядоченное (направленное) движение компонентов смеси. Неизбежное при этом уменьшение энтропии газовой подсистемы компенсируется увеличением энтропии второй подсистемы - излучения: из упорядоченного (направленного) оно преобразуется в изотропно рассеянное излучение в результате спонтанного испускания после акта поглощения.

Благодаря уникальным особенностям С. д. применяется в широких областях физики (неравновесной газовой динамике, физике атомных и молекулярных столкновений, физике твёрдого тела, ядерной физике и др.) и астрофизики (в частности, для объяснения феномена т. н. пекулярных звёзд). Действие С. д. как селективного оптич. насоса оказывается полезным для ряда прикладных задач (разделение изотопов и ядерных изомеров, в особенности короткоживущих, разделение ядерных спиновых модификаций тяжёлых молекул, регистрация микропримесей и т. д.).

Литература по светоиндуцированному дрейфу газов и газоподобных сред

  1. Гельмуханов Ф. X., Шалагин А. М., Светоиндуцированная диффузия газов, «Письма в ЖЭТФ», 1979, т. 29, с. 773;
  2. Анцыгин В. Д. и др., Светоиндуцированная диффузия паров натрия, там же, 1979, т. 30, с. 262;
  3. Панфилов В. Н. и др., Светоиндуцированный дрейф и разделение компонентов смеси 13CH3P + 12СН3Р в поле непрерывного ИК-излучения, там же, 1981, т. 33, с. 52;
  4. Скок Э. М., Шалагин А. М., Светоиндуцированный дрейф электронов в полупроводниках, там же, 1980, т. 32, с. 201;
  5. Дыхне А. М. и др., Резонансное возбуждение фототока в полупроводниках, «Доклады АН СССР», 1980, т. 254, с. 599;
  6. Мироненко В. Р., Шалагин А. М., Светоиндуцированный дрейф многоуровневых систем, «Изв. АН СССР. Сер. физ.», 1981, т. 45, с. 995;
  7. Rаutian Т. G., Shalagin A. M., Kinetic problems of non-linear spectroscopy, Amst.- Oxf., 1991.

А. М. Шалагин

к библиотеке   к оглавлению   FAQ по эфирной физике   ТОЭЭ   ТЭЦ   ТПОИ   ТИ  

(время поиска примерно 20 секунд)


Знаете ли Вы, в чем фокус эксперимента Майкельсона?

Эксперимент А. Майкельсона, Майкельсона - Морли - действительно является цирковым фокусом, загипнотизировавшим физиков на 120 лет.

Дело в том, что в его постановке и выводах произведена подмена, аналогичная подмене в школьной шуточной задачке на сообразительность, в которой спрашивается:
- Cколько яблок на березе, если на одной ветке их 5, на другой ветке - 10 и так далее
При этом внимание учеников намеренно отвлекается от того основополагающего факта, что на березе яблоки не растут, в принципе.

В эксперименте Майкельсона ставится вопрос о движении эфира относительно покоящегося в лабораторной системе интерферометра. Однако, если мы ищем эфир, как базовую материю, из которой состоит всё вещество интерферометра, лаборатории, да и Земли в целом, то, естественно, эфир тоже будет неподвижен, так как земное вещество есть всего навсего определенным образом структурированный эфир, и никак не может двигаться относительно самого себя.

Удивительно, что этот цирковой трюк овладел на 120 лет умами физиков на полном серьезе, хотя его прототипы есть в сказках-небылицах всех народов всех времен, включая барона Мюнхаузена, вытащившего себя за волосы из болота, и призванных показать детям возможные жульничества и тем защитить их во взрослой жизни. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.

НОВОСТИ ФОРУМА

Форум Рыцари теории эфира


Рыцари теории эфира
 09.08.2020 - 18:30: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Андрея Фурсова - Карим_Хайдаров.
09.08.2020 - 18:29: ЭКОНОМИКА И ФИНАНСЫ - Economy and Finances -> ПРОБЛЕМА КРИМИНАЛИЗАЦИИ ЭКОНОМИКИ - Карим_Хайдаров.
09.08.2020 - 14:05: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от схиигумена Сергия (Николая Романова) - Карим_Хайдаров.
09.08.2020 - 04:38: ВОЙНА, ПОЛИТИКА И НАУКА - War, Politics and Science -> ЗА НАМИ БЛЮДЯТ - Карим_Хайдаров.
08.08.2020 - 18:15: ВОЙНА, ПОЛИТИКА И НАУКА - War, Politics and Science -> ПРАВОСУДИЯ.НЕТ - Карим_Хайдаров.
08.08.2020 - 18:12: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Пламена Паскова - Карим_Хайдаров.
08.08.2020 - 17:06: ЭКОЛОГИЯ - Ecology -> Биологическая безопасность населения - Карим_Хайдаров.
08.08.2020 - 14:37: ВОЙНА, ПОЛИТИКА И НАУКА - War, Politics and Science -> РАСЧЕЛОВЕЧИВАНИЕ ЧЕЛОВЕКА. КОМУ ЭТО НАДО? - Карим_Хайдаров.
08.08.2020 - 06:18: ВОЙНА, ПОЛИТИКА И НАУКА - War, Politics and Science -> Проблема государственного терроризма - Карим_Хайдаров.
07.08.2020 - 17:15: ЭКОЛОГИЯ - Ecology -> ЭКОЛОГИЯ ДЛЯ ВСЕХ - Карим_Хайдаров.
07.08.2020 - 17:15: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Владимира Николаевича Боглаева - Карим_Хайдаров.
07.08.2020 - 13:57: ТЕОРЕТИЗИРОВАНИЕ И МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ - Theorizing and Mathematical Design -> ФУТУРОЛОГИЯ - прогнозы на будущее - Карим_Хайдаров.

Боровское исследовательское учреждение - Bourabai Research Bourabai Research Institution