Газ испускание поглощение и рассеяние излучения

В этом разделе рассматриваются экспериментальные данные по отражательной способности и степени черноты реальных поверхностей и результаты измерений поглощения, испускания и рассеяния излучения веществом. Однако ограниченные рамки этой книги-не позволяют воспроизвести многочисленные опубликованные экспериментальные данные. Будут рассмотрены только некоторые результаты для иллюстрации влияния различных параметров на радиационные свойства материалов. [c.114]

ДАННЫЕ ПО ПОГЛОЩЕНИЮ, ИСПУСКАНИЮ И РАССЕЯНИЮ ИЗЛУЧЕНИЯ [c.119]

Поглощение и испускание излучения газами, такими, как СО, СОг, пары воды, NH3, играют важную роль в теплопередаче от пламени в камерах сгорания и в топках. Излучение высокотемпературного воздуха имеет большое значение при ядерных взрывах и высокоскоростных полетах, для космических аппаратов, возвращающихся в атмосферу Земли, и ракет. Передача инфракрасного излучения через земную атмосферу представляет интерес для астрофизики и метеорологии. Поэтому было выполнено большое количество теоретических и экспериментальных работ для определения поглощения, испускания и пропускания излучения газами. Теоретические работы в этой области уже упоминались выше. Подробный обзор спектральных коэффициентов поглощения для газов, определенных теоретически или экспериментально, можно найти в работах [60—62]. Ниже будут представлены некоторые данные по поглощению, испусканию и рассеянию излучения веществом, обсуждены результаты и упомянуты соответствующие работы. [c.119]

Следует иметь в виду следующее принципиальное различие между явлениями поглощения и испускания света, с одной стороны, и рассеянием — с другой. В актах поглощения или излучения света участвует один фотон, который или поглощается, или излучается. Это процессы первого порядка. Рассеяние света является процессом второго [c.108]

Испускание, поглощение и рассеяние излучения [c.145]

Вследствие такого сложного характера взаимодействия излучения и вещества очевидно, что теплообмен излучением является комплексным процессом, состоящим из ряда основных или первичных процессов, К этим первичным процессам относятся, в частности, испускание, дисперсия, рассеяние, отражение, преломление и, наконец, поглощение. Поэтому при изучении закономерностей радиационного теплообмена прежде всего необходимо знать совокупность перечисленных первичных процессов взаимодействия излучения и вещества. [c.9]

ПЕРЕНОС ИЗЛУЧЕНИЯ — распространение эл.-магн, излучения, звука, нейтронов и др. частиц в различных средах в свободном пространстве, в регулярно-неоднородных и случайно-неоднородных (турбулентных) средах, в средах с дискретными рассеивателями и т. д. при наличии процессов поглощения, испускания и рассеяния. Традиционно П. и. рассматривают в разл. разделах оптики, в частности при описании фотометрии. измерений, выяснении условий формирования оптич, изображений, нахождении характеристик рассеянного излучения и др. Классич, теория П. в. получена из энергетич. соображений и служит основой фотометрии. Кроме того, теорию П. и. применяют в астрофизике при расчёте светимости звёзд, в теплофизике при анализе теплопередачи через излучение, в геофизике при изучении теплового баланса Земли, а также в акустике, теории плазмы и ядерной физике. [c.565]

Поглощение (или испускание) излучения газами обусловлено изменениями электронных, колебательных и вращательных энергетических уровней молекул. При переходе между электронными уровнями возникают спектральные линии в видимой части спектра и в области более коротких волн (т. е. в ультрафиолетовой части спектра) при переходе между колебательными уровнями — в инфракрасной области при переходе между вращательными уровнями — в дальней инфракрасной области. При соответствующих значениях частоты изменения колебательных и вращательных уровней оказываются взаимосвязанными и переход происходит одновременно. Поскольку энергия колебательных уровней больше, чем вращательных, результирующий спектр состоит из близко расположенных спектральных линий внутри узкого интервала длин волн этот спектр называется колебательно-вращательной полосой. Поэтому описание характеристик поглощения газа в зависимости от длины волны весьма сложно. Рассмотрим, например, пучок монохроматического излучения интенсивностью /у, проходящий в слое газа в направлении Q. Если рассеяние излучения молекулами газа пренебрежимо мало [c.104]

Излучение, падающее на поверхность непрозрачного материала, никогда не проникает на большую глубину аналогично излучение, возникающее внутри непрозрачного тела, никогда не достигает- го поверхности. Поэтому для непрозрачных материалов поглощение, испускание и отражение излучения — явления поверхностные. Однако для полупрозрачного материала поглощение и испускание излучения являются скорее объемными про- Цессами, чем поверхностными. Рассмотрим, например, лист стекла при заданной температуре. Поток излучения на его поверхности зависит от толщины листа, распределения температуры внутри листа и от радиационных свойств материала, таких, как коэффициент поглощения, коэффициент рассеяния (если имеются рассеивающие частицы) и показатель преломления. [c.131]

Релеевское и комбинационное рассеяние света обычно исследуется при использовании интенсивного монохроматического излучения с частотой, расположенной в области прозрачности кристалла. В этих условиях спектр рассеяния находится в области, далёкой от спектра люминесценции, и легко выделяется. Интенсивность рассеяния очень мала. Однако по мере приближения возбуждающей частоты к резонансу интенсивность рассеяния сильно возрастает. В резонансе релеевское и комбинационное рассеяния практически неотличимы (если не учитывать, что поглощение и испускание фотонов разделены между собой промежуточными процессами). Природа релеевского резонансного излучения с возбуждённого уровня, имеющего ширину 7, зависит от спектрального состава облучающего света. Если система облучается светом с непрерывным спектром в области 7, то имеет место резонансная люминесценция, т. е. происходит два независимых процесса поглощение и последующее испускание света со спектральным распределением, обусловленным шириной уровня квантовой системы 7. Если же система облучается монохроматическим светом шириной 70 <С 7, то испускаемая линия имеет ту же ширину 70 и форму, что и первичная. При этом поглощение и излучение представляют собой однофотонный когерентный процесс. Квантовая система помнит , какой фотон она поглотила. В этих условиях энергия квантовой системы в момент взаимодействия со светом не имеет определённого значения. Таким образом, при резонансной флуоресценции нельзя сказать, в каком состоянии, основном или возбуждённом, находится молекула. Как только квантовое состояние молекулы сделается определённым, например, при измерении в течение времени, малого по сравнению со временем жизни 1/7, излучаемая энергия, из-за короткого времени измерения (меньше 1/7), будет обладать шириной, не меньшей, чем естественная ширина 7. Итак, когда молекула в процессе поглощения и излучения находится в возбуждённом состоянии, оба процесса делаются независимыми и испускаемое излучение имеет естественную ширину. [c.19]

ПЕРЕНОС ИЗЛУЧЕНИЯ — распространение излучения в среде при наличии процессов поглощения, испускания или рассеяния. Основная задача теории П. и. — определение поля излучения, к-рое характеризуется интенсивностью / , зависящей от частоты, координат и направления луча. Количество лучистой энергии заключенное в интервале частот (V, V -Н с г) и в телесном угле с ю, к-рое переносится за время (11 через площадку а, перпендикулярную выбранному направлению, [c.609]

К настоящему времени создана теория и разработаны приближенные методы решения интегральных уравнений стационарного теплообмена излучением в системах серых тел с диффузно отражающими и изотропно излучающими поверхностями, разделенными диатермической средой. В частности, детально разработаны зональные методы решения интегральных уравнений теплообмена излучением. В последние годы проведены исследования стационарного теплообмена излучением с более полным учетом радиационных характеристик тел (индикатрисы отражения и испускания) и разделяющих их сред (поглощение и рассеяние излучения) в зависимости от спектрального состава излучения. Однако в этих работах для разделяющей среды используются приближения серого тела, лучистой теплопроводности или диффузионное приближение и не учитывается многократное рассеяние. Во многих случаях разделяющая среда считается изотермической. Проведенные исследования в области сложного теплообмена (теплообмен излучением и теплопроводностью) носят в основном теоретический характер они проводились в целях изучения фотонной теплопроводности или нестационарного лучистого нагрева (охлаждения) тел. [c.8]

Более сложным является рассеяние нейтрона ядром (или ядрами), связанным в кристаллической решетке, такой, как у бериллия или графита. При неупругом рассеянии колебательное движение кристалла будет меняться в результате столкновения с тепловым нейтроном. Квант колебательной энергии в кристалле называют фононом и говорят, что неупругое рассеяние рассматриваемого типа должно сопровождаться испусканием или поглощением фононов. При упругом рассеянии нейтронов на кристалле кристалл как целое испытывает отдачу, так что выполняется закон сохранения импульса, однако результирующее изменение энергии нейтрона при этом пренебрежимо мало. Интересно отметить, что теория отдачи кристалла как целого, являющейся существенной особенностью эффекта Мессбауэра при испускании и поглощении у-излучения, была впервые развита для рассеяния нейтронов [2]. [c.251]

Здесь верхний знак относится к процессам, в которых происходит поглощение фонона (они дают антистоксову компоненту рассеянного излучения), а нижний — к процессам с испусканием фонона стоксова компонента). Поскольку волновые векторы фотонов q и q малы по величине по сравнению с размерами зоны Бриллюэна, для волновых векторов фононов к, лежащих в первой зоне Бриллюэна, закон сохранения квазиимпульса (24.19) может быть выполнен, лишь если вектор К обратной решетки равен нулю. [c.109]

Прохождение пучка света через в-во сопровождается его ослаблением вследствие поглощения и рассеяния квантов света или усилением вследствие процессов вынужденного и спонтанного испускания и рассеяния. Изменение спектр, интенсивности излучения подчиняется осн. ур-нию П. и., получаемому пз условия баланса излучения в среде и представляющему [c.527]

Переизлучение энергии в квантовой теории сводится к представлению о рассеянии как о поглощении падающего на систему фотона с последующим испусканием рассеянного фотона. Энергетический спектр молекулы образуется электронным спектром входящих в нее атомов и колебательными и вращательными уровнями энергии молекулы. Колебательные движения и вращательные движения молекулы квантованы и соответствующие энергетические уровни дискретны. Комбинационное рассеяние образуется в результате переходов между колебательными уровнями. Разность энергий между соседними уровнями равна Ш. Если молекула поглощает падающий фотон с энергией й(о, то может случиться, что энергия Ш будет затрачена для перехода молекулы на более высокой энергетический уровень. Оставшаяся энергия Н(й — Ш) = Н ( > — Q) испускается в виде рассеянного фотона частоты со — Q. При переходе из возбужденного по колебательным уровням энергии состояния на более низкий энергетический уровень молекула может освободившуюся при этом энергию Ш передать рассеиваемому фотону, энергия которого при этом равна Н(й + h l = й(со -Ь Q), т. е. частота фотона увеличивается. В спектре комбинационного рассеяния линии излучения с уменьшением частоты называются стоксовыми, а с увеличением частоты-антистоксовыми. При не очень высоких температурах молекулы по энергиям распределены в соответствии с распределением Больцмана и число молекул, способных принять участие в образовании стоксовых компонент комбинационного рассеяния, больше, чем в образовании [c.266]

Протекающие одновременно процессьс поглощения, испускания и рассеяния излучения определяют структуру основного закона переноса энергии излучения в излучающе-поглощающей и рассеивающей среде [c.256]

При рассмотрении передачи энергии излучения через множество частиц (дым, пламя, облако пыли, псевдоожиженный слой, туман и т. д.) необходимо учитывать поглощение, испускание и рассеяние, за исключением случаев, когда исследуемое множество частиц чрезвычайно разрежено. Основным источником информации по диффузному излучению являются работы в области коллоидной химии, астрофизики и метеорологии. Исчерпывающий обзор работ по этому вопросу, опубликованных до 1957 г., сделан Ван де Хюлстом [843]. [c.237]

АНАЛИЗ [активационный — метод определения химического состава вещества с помощью регистрации излучения радиоактивных изотопов, образующихся при облучении вещества ядерными частицами люминесцентный — химический анализ вещества по характеру его люминесценции рентгенорадиометрический— анализ химического состава, основанный на регистрации рентгеновского излучения, возникающего при взаимодействии излучения радиоизотопного источника с атомами вещества рентгеноснектральный — метод определения химического состава примесей вещества по характеристическому рентгеновскому спектру его атомов рентгеноструктурный— метод исследования структуры вещества, основанный на изучении дифракции рентгеновского излучения в этом веществе спектральный — физический метод качественного и количественного анализа веществ, основанный на изучении их спектров — испускания, поглощения, комбинационного рассеяния света, люминесценции АНТИФЕРРОМАГНЕТИЗМ— магнитоупорядоченное состояние кристаллического вещества с антипараллельной ориентацией спиновых магнитных моментов соседних атомов в кристаллической решетке АЭРОДИНАМИКА—раздел аэромеханики, изучающий законы движения газообразной среды и ее взаимодействие с движущимися в ней твердыми телами АЭРОМЕХАНИКА— раздел механики, изучающий равновесие и движение газообразных сред и механическое воздействие этих сред на погруженные в них твердые тела [c.225]

СПЕКТРОСКОПИЯ (раздел физики, в котором изучают спектры оптические абсорбпионпая изучает спектры поглощения видимого, инфракрасного и ультрафиолетового света акустическая — совокупность методов измерения фазовой скорости и коэффициента поглощения звуковых волн различных частот, распространяемых в веществе вакуумная — спектроскопия коротковолнового ультрафиолетового и мягкого рентгеновского излучения, в которой применяют вакуумные спектральные приборы лазерная изучает полученные с помощью лазерного излучения спектры испускания, поглощения и рассеяния света мессбауэровская — метод изучения электрических и магнитных полей, создаваемых на атомных ядрах их окружением микроволновая — радиоспектроскопия электромагнитных волн сантиметрового и миллиметрового диапазонов длин волн нелинейная — методы исследования строения вещества, основанные на нелинейных оптических явлениях оптико-акустическая — метод анализа вещества, основанный на изучении спектров поглощения света, возникающих [c.278]

К П. я. относятся также перенос энергии электронного возбуждения от возбуждённых атомов к невозбуждённым в веществе и перенос излучения в среде при наличии процессов испускания, поглощения и рассеяния. Рассеяние и размножение нейтронов является примером П. я., к-рый изучается на основе кинетич. ур-ния для нейтронов с учётом ядерных взаимодействий со средой. Интенсивно развивается теория П. я, на основе неравновесной статистической механики. [c.572]

СПЕКТРОСКОПИЯ КРИСТАЛЛОВ — раздел спектроскопии, изучающий разл. типы спектров кристаллич. веществ в широком диапазоне длин волн. Наиб, информативны спектры в УФ-, видимом и ИК-дианазонах. Теоретич. основа С. к.— квантовая теория твёрдого тела. С. к. включает абсорбционную С. к. (исследование спектров поглощения), эмиссионную С. к. (исследование спектров испускания), спектроскопию рассеяния и отражения. В С. к., помимо частотных зависимостей процессов поглощения, испускания, рассеяния и отражения, изучают поляризац. характеристики взаимодействия кристаллов с излучением (см. Поляриметрия). В С. к. исследуют также изменение спектральных характеристик под внеш. воздействием — при изменении темп-ры, при наложении электрич. поля (Штарка эффект), магн. поля (Зеемана эффект, Фарадея эффект), ме.ханич. деформаций и т. д. [c.625]

Многие современные физические методы исследования металлов основаны на изучении взаимодействия объекта с каким-либо видом электромагнитных волн. Помимо классических (оптических, рентгеновских и электронно-микроскопических) методов, используются ядерный магнитный и электронный парамагнитный резонанс [1] методы исследования поверхности (Оже-электронная спектроскопия и дифракция медленных электронов) электронная спектроскопия для химического анализа ионный микрозонд [2] и др. Во всех случаях изучается поглощение. рассеяние падающих или испускание вторичных электромагнитных волн (или пучка электронов, ионов) частицами исследуемой системы. При некоторых энергиях падающего излучения, совпадающих с энергиями соответствующих переходов в системе, интенсивность эффекта возрастает — такие методы являются резонансными. В частности, резонанс укван-тов на атомных ядрах заключается в резком возрастании вероятности поглощения (или рассеяния) у-квантов с энергией, соответствующей возбуждению ядерных переходов. [c.161]

Большинство современных физических методов исследования металлов основано на изучении взаимодействия объекта с электромагнитными волнами какого-либо вида. Помимо классических оптических, рентгеновских и электронно-микроскопических методов, это — ядерный магнитный и электронный парамагнитный ре-аонанс [П.1 ], методы исследования поверхности — Оже-электрон-ная спектроскопия и дифракция медленных электронов, электронная спектроскопия для химического анализа [П.2], ионный микрозонд [11.3 j и др. Во всех случаях изучают поглощение, рассеяние падающих или испускание вторичных электромагнитных волн (или пучка электронов, ионов) частицами исследуемой системы. При некоторых энергиях падаюпхего излучения, совпадающих [c.133]

Особенно важно их первое назначение, когда по спектрам испускания, поглощения, отражения или рассеяния света веществом можно определить качественный и количественный состав вещесг-ва, а также судить о его различных физико-химических свойствах и строении. Выделение излучения данной длины волны важно при изучении различных фотохимических процессов. [c.121]

Раким образом, квант монохроматического электромагнитного поля во взаимодействии с веществом проявляет себя как частица с энергией и импульсом, определяемыми соотношениями (9.48). Взаимодействие света с веществом можно рассматривать как совокупность элементарных актов поглощения, испускания и рассеяния фотонов, в каждом из которых выполняются законы сохранения энергии и импульса. В рассмотренных выше явлениях фотоэффекта и тормозного излучения мы учитывали только закон сохранения энергии при поглощении или испускании фотона, так как массивный катод мог, не участвуя в энергетическом балансе, принять на себя любой импульс и этим обеспечить выполнение закона его сохранения. Но существуют явления, в которых импульс фотона обнаруживает себя явно и соотношение р=Йк допускает экспериментальную проверку. В качестве примера рассмотрим рассеяние рентгеновского излучения электронами, впервые количественно исследованное Комптоном в 1923 г. [c.469]

В резонансе релеевское и комбинационное рассеяния практически не отличимы от люминесценции (если не пользоваться определением люминесценции по Степанову). Как показал Гайтлер ([465], 20), природа релеевского резонансного излучения с возбужденного уровня, имеющего ширину у, зависит от спектрального состава облучающего света. Если система облучается светом с непрерывным спектром в области у, то имеет место резонансная люминесценция, т. е. происходят два независимых процесса поглощение и последующее испускание света со спектральным распределением, обусловленным шириной уровня квантовой системы у. Если же система облучается монохроматическим светом с шириной уо "С Т. испускаемая линия имеет ту же ширину уо и форму, что и первичная. При этом поглощение и излучение представляют собой однофотонный когерентный процесс. Квантовая система помнит , какой фотон она поглотила. В этих условиях энергия квантовой системы в момент взаимодействия со светом не имеет определенного значения. Таким образом, в процессе резонансной флюоресценции нельзя сказать, в каком состоянии, основном или возбужденном, находится молекула. Как только квантовое состояние молекулы сделается опре- [c.578]

ЛУЧЙСТЫЙ ТЕПЛООБМЕН (радиационный теплообмен, лучистыЁ перенос), перенос энергии от одного тела к другому (а также между частями одного и того же тела), обусловленный процессами испускания, распространения, рассеяния и поглощения эл.-магн. излучения. Каждый из этих процессов подчиняется определ. закономерностям. Так, в условиях равновесного теплового излучения испускание и поглощение подчиняются Планка закону излучения, Стефана — Больцмана закону излучения, Кирхгофа закону излучения, распространение эл.-магн. излучения — закону независимости лучистых потоков (принцип суперпозиции). Рассеяние и поглощение в общем случае определяются свойствами в-ва (составом, темп-рой, плотностью). [c.353]

ПЕРЕНОС ИЗЛУЧЕНИЯ, распространение эл.-магн. излучения (напр., оптического излучения) в среде при наличии процессов испускания, поглощения или рассеяния. Процесс П. и. представляет собой пространственно-частотное преобразование поля излучения, характеризующегося распределением интенсивности излучения по частотам, координатам и направлениям переноса лучистой энергии. Поле излучения полностью определяется заданием спектр, интенсивностей излучения v=/v (г, Й, I), таких, что величина IydvdQdSdt есть кол-во лучистой энергии в спектр, интервале (V, v- - Iv) и в телесном угле dQ., протекающей за время dt через площадку dS, помещённую в точке г перпендикулярно выбранному направлению. [c.527]

Последоват. описание Р. с. возможно в рамках квант, теории вз-ствия излучения с в-вом, основанной на квантовой электродинамике и квант, представлениях о строении в-ва. В этой теории единичный акт Р. с. рассматривается как поглощение ч-цей в-ва падающего фотона с энергией (о, импульсом (кол-вом движения) %к и поляризацией ц, а затем испускание фотона с энергией Лео, импульсом %к и поляризацией ц. Здесь а> и ю — частоты падающего и рассеянного излучений, к и к — волновые векторы. Если энергия испущенного фотона равна энергии поглощённого (т. е. при со=со ), Р. с. наз. рэлеевским, или упругим. При (о= Ь(о Р. с. сопровождается перераспределением энергии между излучением и в-вом и его наз. неупругим. [c.623]

Гамма-излучение при неупругом рассеянии нейтронов. Составное ядро в возбужденном состоянии, образующееся при поглощении нейтрона, может избавиться от энергии возбул<-дения не только высвечиванием у-кванта (радиационный захват), но и испусканием нейтрона с последующим выходом одного или нескольких у-квантов. Этот процессе пороговый, поскольку кинетическая энергия нейтрона (в системе центра инерции) должна быть достаточной для возбуж.дения ядра по меньшей мере до первого уровня выше основного состояния. Отсюда также следует, что максимальная энергия у-кванта меньше или равна энергии нейтрона, претерпевшего неупругое рассеяние. Как только энергия нейтрона становится больше энергии нескольких уровней возбуждения, переход в основное состояние часто происходит через каскадный процесс, при этом энергия одного у-кванта не равна энергии, потерянной нейтроном. [c.30]

Гамма-излучение продуктов ядерных реакций. При поглощении нейтрона ядрами некоторых легких элементов возможно испускание не только у ванта (захватное у злучение) или нейтрона (неупругое рассеяние), но и заряженных частиц [реакции (п, р) и п, а)]. Обычо сечения этих реакций малы, и для защиты практически важны лишь реакции В ( , а) ГГ и Ы (п, а)№.. Для тепловых нейтронов в 94% случаев первая реакция идет С образованием возбужденного состояния Ы с энергией 0,478 Мэе. Это возбуждение снимается высвечиванием укванта такой же энергии. [c.32]

Наблюдение инфракрасных линий в спектре испускания, особенно для, газообразных тел, затруднено относительной слабостью их. Тем не менее удалось наблюдать линии 218 и 343 мкм в излучении ртутной лампы высокого давления линии эти, как показали позднейшие исследования, излучаются при вращении мЬлекул ртути. В большинстве случаев, однако, инфракрасные спектры наблюдаются в виде спектров абсорбции или как максимумы избирательного отражения от соответствующего вещества спектры колебаний хорошо наблюдаются также методом комбинационного рассеяния (см. 162). В инфракрасных спектрах присутствуют очень низкие частоты, соответствующие линиям в несколько десятков и даже сотен микрометров вместе с тем имеются и линии гораздо более коротковолновые (до нескольких микрометров). Пример полосы, характеризующей поглощение в парах НС1, приведен на рис. 38.8. [c.748]

Показатель вынужденного испускания /—величина, обратная расстоянию, на котором поток излучения, образующего параллельный пучок в веп1естве с A7V<0 без рассеяния и поглощения, усиливается в 10 раз (dim/=L S [/]=-1м ). [c.194]

Натуральный показатель вынужденного испускания / — величина, обратная расстоянию, на котором поток излучения, образующего параллельньн" пучок в веществе с AN<6 без рассеяния и поглощения, усиливается в е раз (е — основание натуральных логарифмов) (dim/ = L S [/ ] = 1м ). [c.194]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...