Диффузия - излучение
Cтраница 3
Na нри р - 10 - 6 мм рт. ст. свечение происходит лишь на пути распространения возбуждающего света; при р Ю - 5 - 10 4 мм рт. ст. границы пучка размываются и излучение заполняет весь сосуд с парами ( возникает диффузия излучения); по мере дальнейшего повышения р свечение постепенно сосредоточивается у передней стенки и, наконец, происходит лишь в очень тонком слое в направлении зеркального отражения от передней стенки сосуда, что связано с концентрированием большого числа излучающих атомов в объеме порядка длины волны. [31]
Кроме продолжительности их пребывания в возбужденном состоянии и диффузии радиации, концентрацию возбужденных атомов обусловливают процессы: 1) возбуждение путем неупругих соударений первого рода между электронами и нормальными атомами, 2) процессы ступенчатой ионизации и возбуждения, 3) образование и разрушение возбужденных атомов при соударениях второго рода с электронами и с атомами, 4) диффузия возбужденных атомов, а также диффузия излучения к стенкам и электродам, 5) процессы образования молекулярных ионов при соударении двух возбужденных атомов и тому подобные процессы. Хотя не все эти процессы имеют одинаковое значение для устанавливающейся в их результате концентрации па и хотя некоторыми из них можно пренебречь без особенного ущерба для точности получаемых результатов, задача о концентрации возбужденных уровней является в достаточной мере сложной даже в случае метастабильных атомов, когда не возникает вопроса об учете спонтанных переходов на нормальный уровень и об учете диффузии излучения. Как показывает Фабрикант [1094, 1107], при решении этой задачи в первом приближении можно пренебречь ступенчатой ионизацией и ступенчатым возбуждением, так как эти процессы значительно меньше влияют на концентрацию возбужденных атомов, чем тушение соударениями второго рода. Несколько упрощая суть дела, можно грубо сказать, что в соударениях второго рода участвуют электроны любых, притом, согласно соотношению Клейна и Росселанда ( см. стр. [32]
Суммарный коэффициент, характеризующий как усредненное по всем частотам поглощение, так и рассеяние, называют непрозрачностью плазмы. Диффузия излучения, или лучистая теплопроводность плазмы, зависит только от ее непрозрачности. Умножением непрозрачности на толщину слоя плазмы получают безразмерную величину, которую называют оптической толщиной. Слой плазмы с большой оптической толщиной непрозрачен для излучения. Излучение выходит из этого слоя лишь в силу медленного процесса многократного переизлучения и рассеяния. Такое излучение называют запертым. Оно находится в термическом равновесии с веществом. При этом, как мы увидим, и в самой плазме соблюдается условие детального равновесия и поддерживается термически равновесная ионизация. Напротив, слой плазмы с малой оптической толщиной прозрачен для излучения. Из такого слоя излучение выходит свободно, понятия диффузии излучения и лучистой теплопроводности для него теряют смысл. [33]
 |
Коэффициент теплового излучения ЕГОО для газовых слоев Н2О и СО2 бесконечной протяженности. [34] |
А, д - коэффициент теплопроводности излучением, 1 / Р - интегральная по спектру средняя эффективная длина свободного пробега фотонов. Приближение диффузии излучения строго обоснованно, если 1 / Pv L при любой частоте в спектральном диапазоне, где переносится основная часть теплоты излучением. [35]
Главная особенность решения, получаемого в приближении диффузии излучения, заключается в том, что локальная интенсивность излучения зависит только от величины локальной интенсивности черного излучения и ее градиента. Приближение диффузии излучения существенно упрощает решение ряда задач теории переноса, если выполняются использованные при его выводе допущения. Наиболее жестким является предположение о том, что среда оптически толстая. Именно это условие ограничивает обычно применение данного метода. [36]
Выше мы считали, что диффузия излучения происходит в одномерной среде. Теперь мы займемся рассмотрением диффузии излучения в трехмерной среде, состоящей из плоскопараллельных слоев. Оптическую толщину среды будем считать бесконечно большой. Примем также, что при элементарном акте рассеяния происходит полное перераспределение излучения по частотам. [37]
В качестве примера использования полученных выше результатов решим весьма важную для астрофизики задачу о контурах линий поглощения в звездных спектрах. При этом будем считать, что диффузия излучения в спектральной линии происходит без изменения частоты. Такое предположение является обычным для теории образования линий поглощения. [38]
Так, например, обстоит дело при рассмотрении диффузии излучения в спектральной линии. Однако в других случаях индикатриса рассеяния оказывается более сложной. [39]
Первая из них состоит в учете отражения излучения поверхностью при рассмотрении диффузии излучения в среде. Этой задачей мы подробно занимались выше. В результате были найдены интенсивности излучения, рассеянного средой, при подходе его к поверхности. Вторая, гораздо более простая задача заключается в вычислении интенсивности излучения, выходящего из среды, после того как интенсивность излучения, подходящего к поверхности, уже найдена. Эту вторую задачу мы рассмотрим в этом параграфе. [40]
Чтобы определить среднее время пребывания кванта в данной среде, надо, очевидно, умножить величину tl-i - t2 на среднее число рассеяний, испытываемых квантом. Понятно, что последняя величина может быть получена только из теории диффузии излучения, и она будет определена ниже. [41]
Модели внутренней структуры Солнца показывают, что процессы ядерного синтеза, поддерживающие его свечение, ограничены центральным ядром, радиус которого не превышает примерно одной четверти солнечного. Ядро окружено оболочкой, через которую энергия постепенно просачивается за счет диффузии излучения. В оболочке же, содержащей внешние одну треть - одну четверть радиуса, вещество непрозрачно настолько, что практически вся энергия транспортируется дальше наверх за счет вертикальной циркуляции конвективных вихрей. Исследователи Солнца считают, что именно в этещ конвективной зоне генерируются солнечные машинные ноля. От метим также, что наличие конвективной зоны считается непременным условием существования горячей хромосферы, короны и солнечного ветра, питаемого либо механической энергией, либо энергией ан нигиляции магнитного поля. [42]
К сожалению, существует большая неопределенность относительно абсолютных значений сечений тушения. Это, во-первых, вызвано трудностью количественного учета эффекта самопоглощения резонансного излучения 2537 А ( диффузии излучения) в реакциях, фотосенсибилизированных ртутью ( разд. Применяются три теоретических метода учета диффузии излучения, каждый из которых приводит к существенно различным абсолютным значениям сечений. [43]
Следовательно, в этом случае интенсивность излучения какого-либо элемента поверхности трубки не зависит от угла ср. Если же, наоборот, коэффициент поглощения радиации в газе очень велик и каждый слой газа как бы сперва поглощает всю поступающую в него радиацию, а затем вновь испускает ее ( диффузия излучения), то фактически во внешнее пространство поступает излучение лишь очень тонкого слоя газа, лежащего под окошком АВ. [44]
Кроме продолжительности их пребывания в возбужденном состоянии и диффузии радиации, концентрацию возбужденных атомов обусловливают процессы: 1) возбуждение путем неупругих соударений первого рода между электронами и нормальными атомами, 2) процессы ступенчатой ионизации и возбуждения, 3) образование и разрушение возбужденных атомов при соударениях второго рода с электронами и с атомами, 4) диффузия возбужденных атомов, а также диффузия излучения к стенкам и электродам, 5) процессы образования молекулярных ионов при соударении двух возбужденных атомов и тому подобные процессы. Хотя не все эти процессы имеют одинаковое значение для устанавливающейся в их результате концентрации па и хотя некоторыми из них можно пренебречь без особенного ущерба для точности получаемых результатов, задача о концентрации возбужденных уровней является в достаточной мере сложной даже в случае метастабильных атомов, когда не возникает вопроса об учете спонтанных переходов на нормальный уровень и об учете диффузии излучения. Как показывает Фабрикант [1094, 1107], при решении этой задачи в первом приближении можно пренебречь ступенчатой ионизацией и ступенчатым возбуждением, так как эти процессы значительно меньше влияют на концентрацию возбужденных атомов, чем тушение соударениями второго рода. Несколько упрощая суть дела, можно грубо сказать, что в соударениях второго рода участвуют электроны любых, притом, согласно соотношению Клейна и Росселанда ( см. стр. [45]
Страницы: 1 2 3 4