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  

Пленение излучения

Пленение излучения - задержка выхода фотонов из оптически толстой системы, обусловленная многократностью актов их поглощения и последующего переизлучения атомами среды.
П. и. относится прежде всего к т. и. резонансным фотонам, частота к-рых совпадает с частотой фотонов, испускаемых при излучательных переходах возбуждённых атомов на наиб. населённый (часто наинизший) энергетич. уровень. С др. стороны, многократное поглощенпе-переизлучение "одного и того же" фотона (более строго - радиац. перенос возбуждения) может реализоваться лишь при слабом тушении переносимых возбуждений, что ограничивает сверху допустимую концентрацию "тушащих" частиц (напр., в плазменной системе - электронов). В этом предельном случае П. и. играет определяющую роль в переносе излучения.
Для П. и. обычно характерно длительное по сравнению с пролётным временем "застревание фотона" в атоме, грубо выражаемое неравенством15056-14.jpg Здесь15056-15.jpg - радиац. время жизни атома,15056-16.jpg - макс. коэф. поглощения резонансного излучения с длиной волны15056-17.jpg в среде невозбуждённых атомов с плотностью п0, с - скорость света. В этих же обозначениях условие большой оптич. толщины системы имеет вид15056-18.jpg где L - характерный размер системы.
Осн. количеств. характеристикой П. и. служит ср. время выхода фотона из системы на её поверхность15056-19.jpg где15056-20.jpg - ср. число актов поглощения-переизлучения фотона в ходе его миграции на расстояние L.
Конкретный вид зависимости15056-21.jpg определяется двумя физ. факторами: а) уширением спектральной линии, прежде всего линии поглощения [коэф. поглощения15056-22.jpg ]; б) степенью перераспределения частоты фотона15056-23.jpg в акте его переизлучения возбуждённым атомом.
В формальном пределе неуширенной, монохроматич. линии П. и. приводит к обычной диффузии фотонов, описываемой зависимостью15056-24.jpg (см. Диффузия ).Эта диффузионная картина может иметь место и в случае пленения реальной, уширенной линии, а именно в случае недостаточно большого значения15056-25.jpg (напр., в рентг. диапазоне15056-26.jpg), когда переизлучающий атом не успевает "забыть" детали своего предшествующего радиац. возбуждения и благодаря этому поддерживает приближённую монохроматичность (15056-27.jpg) "рассеяния" фотона.
Более типична, однако, противоположная ситуация, когда уширение линии [зависимость15056-28.jpg содержащая и далёкие крылья] сочетается с практически полным перераспределением по частоте в акте переизлучения (полное "забывание" возбуждённым атомом своей предыстории). Анализ П. и. для этого важнейшего случая впервые был дан в 1947 независимо Л. М. Биберманом и Т. Холстейном (Th. Holstein).
И уширение, и перераспределение частоты приводят к существ. уменьшению значения15056-29.jpg и ослаблению эффекта П. и. по сравнению с монохроматич., чисто диффузионным, пределом.
Так, уширение спектральной линии, напр. за счёт появления сторонней (доплеровской или столкновительной) ширины Г линии поглощения, обычно значительно превосходящей естеств. ширину15056-30.jpg снижает в15056-31.jpg раз остроту резонанса в поглощении, приводя к замене величины15056-32.jpg значением коэф. поглощения в центре15056-34.jpg уширенной линии:15056-35.jpg15056-33.jpg
Переизлучение в условиях полного перераспределения по частоте, приводящее к практич. одинаковости профилей линий поглощения и переизлучения, создаёт такую ситуацию, когда в результирующем потоке фотонов, выходящих в единицу времени за пределы системы, преобладают не наиболее многочисленные (но и наиболее сильно поглощаемые) фотоны из центра линии15056-36.jpg а относительно малочисленные фотоны из далёких крыльев линии15056-37.jpg такие, свободный пробег к-рых15056-38.jpg сравним по порядку величины с размером системы L.
Статистически типичному "центральному" фотону15056-39.jpg после его поглощения атомом внутри системы для быстрейшего выхода на поверхность более выгодно не сохранять свою частоту для последующей длит. диффузии, а "промигрировать" по15056-40.jpg в такой участок далёкого крыла линии,15056-41.jpg откуда он сможет достичь поверхности "одним прыжком".
В итоге реальная зависимость15056-42.jpg оказывается существенно слабее, чем в монохроматич., диффузионном, случае: для доплеровского профиля обеих линий15056-43.jpg для лоренцевского -15056-44.jpg
При этом в полном потоке выходящих фотонов вклады центрального, "диффузионного", диапазона линии,15056-45.jpg и "прострельной" области её далёких крыльев,15056-46.jpg относятся соответственно как 1 : 1 в доплеровском и 1 : 3 в лоренцевском случаях. Т. о., уже в доплеровском случае П. и. носит существенно недиффузионный, а в лоренцевском - и вовсе "антидиффузионный" характер. Это соответствует и характеру спада интенсивности линии в её крыльях - крутому в доплеровском случае и более пологому - в лоренцевском.
В условиях П. и. поток выходящих фотонов, несмотря на большую оптич. толщину системы15056-47.jpg остаётся пропорциональным её объёму (а не поверхности) вплоть до столь больших значений15056-48.jpg к-рым соответствует время выхода15056-49.jpg порядка ср. времени между двумя тушащими столкновениями (в рассматриваемом случае очень редкими).

'; ?>

Литература по пленению излучения

  1. Иванов В. В., Перенос излучения и спектры небесных тел, М., 1969;
  2. Долгинов А. 3., Гнедин Ю. Н., Силантьев Н. А., Распространение и поляризация излучения в космической среде, М., 1979;
  3. Биберман Л. М., Воробьев В. С., Якубов И. Т., Кинетика неравновесной низкотемпературной плазмы, М., 1982;
  4. Абрамов В. А., Коган В. И., Лисица В. С., Перенос излучения в плазме, в сб.: Вопросы теории плазмы, в. 12, под ред. М.А. Леонтовича, Б. Б. Кадомцева, М., 1982;
  5. Ключарев А. Н., Безуглов Н. Н., Процессы возбуждения и ионизации атомов при поглощении света, Л., 1983.

В. И. Коган

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