Свободная энергия фотонного газа

Внутренний и ядерный фотоэффекты. Во внешнем фотоэффекте энергия фотона передается электронам, составляющим в металле электронный газ. Однако может случиться, что фотон передает энергию электрону, связанному с атомом металла, и вырывает его из атома. Электрон становится свободным электроном внутри твердого тела, способным участвовать в образовании электрического тока. Такое явление называется внутренним фотоэффектом. [c.23]

В металлах многие электроны являются свободными. Поэтому в этом случае нельзя говорить о колебаниях около центров равновесия. Электроны движутся и при этом испытывают нерегулярное торможение. Вследствие. этого излучение металлов приобретает характер импульсов и имеет волны различной частоты, в том числе волны низкой частоты. Помимо волновых свойств излучение обладает также и корпускулярными свойствами. Корпускулярные свойства состоят в том, что лучистая энергия испускается и поглощается веществами не непрерывно, а отдельными дискретными порциями — квантами света или фотонами. Испускаемый фотон — частица материи, обладающая энергией, количеством движения и электромагнитной массой. Поэтому тепловое излучение можно рассматривать как фотонный газ. [c.361]

Аналогия между процессом излучения и теплопроводности справедлива для случая так называемого оптически плотного фотонного газа. Именно в этом случае средняя длина свободного пробега фотона 1ф оказывается малой я лучистая энергия, испускаемая частицей, поглощается на расстоянии, соизмеримом со средней длиной свободного пробега. Введя понятие безразмерной оптической длины т = б//, можно качественно охарактеризовать случай плотного газа соотношением [c.87]

Как было показано в примере 6, химический потенциал Ц фотонного газа равен нулю, так что свободная энергия Гельмгольца Р = — рУ) становится равной — рУ. Здесь р обозна- [c.295]

Атомные спектры, спектры оптические, получающиеся при испускании или поглощении эл.-магн. излучения свободными или слабо связанными атомами (напр., в газах или парах). Являются линейчатыми, т. е. состоят из отд. спектральных линий, характеризуемых частотой V излучения, к-рая соответствует определ. квантовому переходу между уровнями энергии 6( и 8k атома согласно соотношению hv=8i—5 f . Спектр, линии можно характеризовать также длиной волны X= h, волн, числом ilX= vl (в спектроскопии его часто обозначают v) и энергией фотона hv. А. с. обладают ярко выраженной индивидуальностью, причём их вид определяется не только строением атома данного элемента, но и внеш. факторами — темп-рой, давлением, электрич. и магн. полями и т. д. [c.41]

Различные типы ОКГ отличаются друг от друга либо всеми перечисленными элементами, либо их частью. В тех случаях, когда работа лазеров базируется на различных физических явлениях, эти различия имеют более принципиальный характер. Например, в ОКГ на твердом теле накачка производится при помощи фотонов, испускаемых специальными источниками света. В газовых же ОКГ она осуществляется при прохождении электрического тока через газ и возбуждении рабочих атомов при столкновении с электронами и возбужденными атомами примесного газа. К числу менее принципиальных различий относятся, например, разные способы канализации выведенной энергии из ОКГ к месту потребления она может быть осуществлена либо по световоду, либо при помощи линз и зеркал в свободном пространстве. [c.16]

Газы могут не только испускать и поглощать кванты, но и рассеивать их как правило, рассеиваются кванты свободными электронами. При обозримых температурах энергия квантов невелика, она значительно меньше энергии электрона такие кванты рассеиваются без изменения энергии, поэтому в этих условиях рассеиванием называют процесс изменения направления распространения квантов (фотонов). [c.334]

Пусть свободный, не подверженный внешним влияниям атом находится в возбужденном состоянии с энергией Е2. С точки зрения классической физики атом начинает излучать сразу же после того, как он попадает в возбужденное состояние, и этот процесс длится в течение некоторого времени т (см. 1.5). По квантовым представлениям, самопроизвольный переход атома при отсутствии внешних воздействий из возбужденного состояния Е2 в основное Е1 с испусканием фотона (спонтанное излучение) происходит мгновенно, скачком. В какой именно момент произойдет этот переход, предсказать невозможно. Момент испускания фотона есть случайная величина, суждения о которой могут носить лишь статистический характер. Обозначим через А2 вероятность спонтанного перехода атома в единицу времени из возбужденного состояния в основное. Рассмотрим совокупность очень большого числа одинаковых атомов, которые образуют настолько разреженный газ, что взаимодействием между атомами можно пренебречь. Пусть в момент времени I в первом возбужденном состоянии Е2 находится N2 атомов. В тече- [c.437]

Поскольку свободные электроны обладают непрерывным набором количеств энергии, то фотоны, излучаемые в процессе рекомбинации, дают сплошной спектр, в то время как излучения возбужденных атомов образуют линейчатый спектр, отвечающий ступеням перехода с орбит возбуждения на нормальные орбиты. В конечном счете дуга создает сплошной спектр, образующий фон, на который налагаются характерные линии излучения отдельных атомов. Спектр дуги — сильнейшее средство диагностики дугового разряда, позволяющий определять состав газа и с наибольшей точностью измерять температуру плазмы дуги. [c.74]

Применим сначала это выражение к газу свободных электронов. Эта система имеет только одну энергетическую зону. Передача энергии при столкновении фотона оптического диапазона с электроном ничтожна [c.76]

Однако не все атомы газа находятся в одинаковых состояниях. Тепловое движение приводит к тому, что электроны в атомах имеют различные энергии, или, как говорят, находятся на различных уровнях энергии. Один или более электронов могут быть оторваны от атома и двигаться самостоятельно, образуя так называемый электронный газ. При этом остающаяся часть атома оказывается заряженной положительно и называется ионом. Возможно также и присоединение одного или нескольких электронов к нейтральному атому, что приводит к образованию отрицательных ионов. Тем самым при высоких температурах газ состоит не только из нейтральных атомов, но и из положительно и отрицательно заряженных ионов и свободных электронов. К этому следует еще добавить лучистую энергию, возникающую при переходах электронов с более высокого энергетического уровня энергии на более низкий. Эта энергия, которую мы можем себе представить не только как электромагнитные волны, но и (на корпускулярном языке) как кванты света или фотоны, заполняет пространство между атомами. [c.380]

Космологические нейтрино Через время 1 с после начала расширения Вселенной её темп-ра упала до 10 К. Концентрация частиц в космич. плазме уменьшилась, свободный пробег Н. увеличился настолько, что они вышли из теплового равновесия с плазмой. Горячий нейтринный газ, содержащий все три типа Н. и антинейтрипо), оторвался от вещества и, расширяясь вместе со Вселенной, стал остывать как независимый, не взаимодействующий с веществом, компонент. Из связи с измеренной темп-рой фотонного газа 2,7 К) следует, что темп-ра нейтринного газа в настоящее время составляет 1,9 К (см. Горячей Вселенной теория). Это означает, что в ср. в 1 см космич. пространства содержится якЗЗО Н. всех типов (включая антинейтрино) со ср. энергией каждой частицы дьб-Ю" эВ. Пока нет практически осуществимого метода регистрации этих реликтовых Н. Тем не менее песомненное существование газа реликтовых II. (косвенно оно подтверждается измерениями реликтовых фотонов аналогичного происхождения) позволяет получить ряд выводов об их роли в эволюции Вселенной. [c.256]

При применении. ионизационных камер необходимо убедиться в том, что все ионы, образующиеся псгд действием излучения, достигают коллектора. Иными словами, необходимо снять вольт-амперную характеристику камеры и установить режим, соответствующий току насыщения. Вольт-амперная характеристика может не н.меть горизонтального участка, если энергия фотона, вызывающего фотоионизацию, превышает более чем в два раза энергию ионизации газа-наполнителя, так как при этом образовавшийся после ионизации свободный электрон, обладая достаточной энергией, может снова ионизовать газ. Поэтому считалось, что с данной ионизационной камерой можно производить измерения яркости излучения только в сравнительно узкой области спектра. Однако был предложен способ, который позволяет проводить измерения и в области вторичной ионизации, т. е. снимается ограничение со стороны коротких длин волн [160а]. Для введения поправки на вторичную ионизацию проводятся измерения нонного тока в зависимости от давления газа в ионизационной камере и дальше экстраполяцией до давления р = 0 находится ионизационный ток, соответствующий первичной ионизации. [c.215]

Отметим интересную особенность поскольку энергия фотона для случая, показанного на рис. 23, йю =13 мэВ < йсо о, реальный переход электрона сопровождается уменьшением его энергии Ef = Efj +п(о- nonQ. Поскольку электронный газ при низких температурах вырожден, состояния, находящиеся выше уровня Ферми, свободны, а находящиеся ниже — заполнены. Таким образом, поглощение с участием фононов должно отсутствовать. Действительно, при низких температурах поглощение определяется в основном рассеянием на примесях и несовершенствах интерфейса и падает с ростом температуры. При дальнейшем увеличении температуры резкий край распределения Ферми размывается и становятся возможными оптические переходы с участием фононов, которые и начинают доминировать при температуре порядка 200 К. При этом также растет и число заполнения фононов Ng, что приводит к увеличению интенсивности переходов с поглощением фононов и дополнительному росту поглощения. Следует обратить внимание на большие значения коэффициента поглощения, сравнимые с величинами, наблюдающимися при межподзонном поглощении. [c.79]

Формулу Планка можно также получить, рассматривая равновесное излучение в полости как фотонный газ, к которому применима статистика Бозе — Эйнштейна (см. т. И, 82). Особенность этого газа состоит в том, что в результате взаимодействия с веществом фотоны могут рождаться и уничтожаться. Число их Л7 в полости не остается постоянным. При равновесии оно устанавливается таким, что свободная энергия F Т, V, N) при заданных Т и V обращается в минимум, а потому dFJdN = 0. Но dFIdN есть химический потенциал у, газа. Таким образом, для фотонов должно [c.703]

Иесмотр на то что общее число фотонов у нас сохраняется, они распространяются не А свободной полости, а в пространстве с распределенными в ней. массами и передача энергии от фотонного газа веществу происходит йе за счет того, что фотоны взаимодействуют с частицами этого вещества (поглощаются, испускаются Н т. п.), а за счет того, что они в своем движении г1реодолевают поле тяготения, прйг том, естественно, теряют энергию й все время стареют, Иш [c.84]

Если hv) достаточно велика для ионизации атомов и молекул газа, то происходит фотоионизация. Когда энергия фотонов, полученная эл-нами жидкости или твёрдого тела, достаточно велика, то последние могут достичь поверхности тела и, преодолев потенц. барьер, выйти в вакуум или др. среду. В этом случаеозозникает фотоэлектронная эмиссия, к-рую называют внешним фотоэффектом. В отличие от него, Ф. я., обусловленные переходами эл-нов из связанных состояний в свободные внутри тв. тела, объединяются термином внутренний фото-. В металлах из-за очень вы- [c.829]

В недрах С. атомы (в осн. это атомы водорода) находятся в иовиэов. состоянии. Если водород полностью ионизован, то поглощение излучения связано гл. обр. с отрывом электронов от ионов более тяжёлых элементов (с нх фотоионизацией). Однако таких элементов в ведрах С. мало. Движущиеся из солнечных недр фотоны частично рассеиваются и поглощаются свободными электронами. Суммарное поглощение в иони-зов. газе центр, области С. всё же относительно мало. По мере удаления от центра С. темп-ра и плотность газа падают, и на расстояниях, больших 0,7—0,8 Д , уже могут существовать нейтральные атомы (в более глубоких слоях — атомы гелия, блцже к поверхности С,— атомы водорода). С появлением нейтральных атомов (особенно многочисл. атомов водорода) резко возрастает поглощение, связанное с их фотоионизацией. Перенос энергии излучением сильно затрудняется. Включается др. механизм переноса энергии — развиваются крупномасштабные конвективные движения, и лучистый перенос сменяется конвективным (см. Конвективная неустойчивость). Протяжённость по высоте солнечной конвективной зоны 200 тыс. км ( 0,3 Д - Скорости конвективных движений в глубоких слоях малы — порядка 1 м/с, в тонком верх, слое они достигают [c.589]

В этой главе будем рассматривать перенос энергии излучением на основе концепции локального термодинамического равновесия. Будет выведено интегродифференциальное уравнение для потока энергии, переносимой излучением, и дано его представление соответственно для трех различных приближений. Первое — так называемое диффузионное приближение, справедливо для оптически толстых слоев, в пределах которых излучаемые газом фотоны поглощаются с большой вероятностью. Второе — эмиссионное приближение, справедливо для оптически тонких слоев, в которых излученные фотоны поглощаются незначительно и могут свободно покидать рассматриваемое пространство. Оба эти приближения ведут к определению двух средних непрозрачностей, которые могут быть выражены через соответствующим образом усредненный но частотам фотона средний свободный пробег. Это хорошо известные непрозрачность Росселанда (оптически толстый слой) и непрозрачность Планка (оптически тонкий слой). Третье приближение описывает холодную не излучающую среду, сквозь которую проходит излучение. Несколько иной подход к рассмотрению лучистого переноса был использован Чандрасекаром [1] и Кургановым [2]. [c.357]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...