Особенности фотонов и фотонного газа

Особенности фотонов и фотонного газа [c.163]

Характерным представителем многокомпонентной природной среды служит верхняя атмосфера планеты, отличительной особенностью которой является непосредственное воздействие радиационных факторов при одновременных разнообразных химических превращениях в сочетании с процессами тепло- и массопереноса. Под воздействием интенсивного солнечного электромагнитного излучения происходят разнообразные фотохимические процессы - фотоионизация, фотодиссоциация, возбуждение внутренних степеней свободы (в том числе возбуждение электронных уровней) атомов и молекул. Эти процессы сопровождаются обратными реакциями ассоциации атомов в молекулы, рекомбинации ионов, спонтанного излучения фотонов и ударной дезактивации. Свойства газа формируются в гравитационном и электромагнитном полях при этом важную роль играют процессы молекулярной и турбулентной диффузии и теплопередачи (в том числе и излучением) при различной степени эффективности коэффициентов молекулярного и турбулентного обмена на разных высотных уровнях. Возникающие температурные, концентрационные и барические градиенты приводят к развитию разномасштабных гидродинамических движений, характер которых до основания термосферы сохраняется турбулентным. Определенное воздействие на состав, динамику и энергетику верхней атмосферы оказывает также солнечное корпускулярное излучение и некоторые дополнительные источники энергии (такие как приливные колебания, вязкая диссипация энергии магнитогидродинамических и внутренних гравитационных волн и др.). [c.68]

Поэтому было уделено особое внимание роли процессов передачи тепла излучением среды (фотонная теплопроводность). Важность этого вопроса была уяснена в последнее время в связи с выполнением ряда теоретических и экспериментальных исследований, из которых, в частности, делаются выводы, что эти процессы могут заметно сказываться на результатах измерений теплопроводности жидкостей и сжатых газов даже при невысоких температурах. Работа по составлению справочных таблиц и особенно выбор образцовых веществ делают этот вопрос актуальным. Соответствующий материал, изложенный в главе I, написан Л. П. Филипповым. [c.4]

Селективный спектр и объемный характер излучения опреде- ляют особенности процесса лучистого теплообмена в газах. Чтобы наглядно представить себе механизм этого процесса, удобно рассматривать излучение как поток частиц фотонов или квантов, дви- [c.169]

Одновременно с ростом стримера, направленного от катода к аноду, начинается образование встречного лавинного потока положительно заряженных частиц, направленного к катоду. Положительный стример представляет собой канал газоразрядной плазмы. Поясним это подробнее. Электронные лавины оставляют на своем пути большое число новообразованных положительных ионов, концентрация которых особенно велика там, где лавины получили свое наибольшее развитие, т. е. около анода. Если концентрация положительных ионов здесь достигает определенной величины (близкой к 10 ионам в 1 см ), то, во-первых, обнаруживается интенсивная фотоионизация, во-вторых, электроны, освобождаемые частицами газа, поглотившими фотоны, притягиваются положительным пространственным зарядом, в головную часть положительного стримера и, в-третьих, вследствие фотоионизации концентрация положительных ионов на пути стримера увеличивается. Насыщение электронами пространства, заполненного положительными зарядами, превращает эту область в проводящую газоразрядную плазму. [c.81]

В предыдущих главах было показано, что для расчетов процесса излучения необходимо знание оптических характеристик материалов — коэффициентов поглощения, отражения, преломления и т. д. Эти характеристики вряд ли могут быть достаточно полно определены теоретически— уровень развития теории еще недостаточен для описания требуемых процессов, протекающих при излучении реальных поверхностей, в газах и жидкостях, в системе тел и т. д. Поэтому интенсивное развитие получили экспериментальные методы, а также методы, основанные на использовании быстродействующих вычислительных машин, позволяющие производить требуемые расчеты. Имеется определенный прогресс и в традиционной методике перехода от черных тел к реальным, не серым, особенно для зеркальных поверхностей, число которых, в связи с развитием техники обработки поверхности и переходу к напыленным и тонким пленкам, непрерывно растет [78]. Имеются достижения и в области расчетов излучения газов с учетом их структуры. Однако, в общем следует констатировать, что между теорией излучения, экспериментом и требованиями современных методов расчета все еще существует большой разрыв. Объясняется это чрезвычайной сложностью процесса переноса энергии фотонов. Укажем основные. трудности. Во-первых, в расчетных методах должны использоваться спектральные свойства материалов. Связано это с тем, что коротковолновые фотоны взаимодействуют с материалами иначе, нежели длинноволновые фотоны. Вместе с тем, большинство экспериментальных данных относятся именно к интегральным величинам, которые в этом смысле практически могут быть использованы лишь для серых тел. [c.175]

В-третьих, для жидкого Не очень характерно температурное поведение теплоемкости Су(0) (рис. 180) — в нем имеется .-точ-ка с логарифмической особенностью. Несмотря на явное различие зависимостей /(0) и теоретической Сид(0), хочется думать, что Я-точка связана с температурой бозе-конденсации в системе, т. е. с исчезновением резерва частиц, не участвующих в тепловом движении. Характерно также, что на участке до 1 К теплоемкость имеет температурное поведение Су(0) 03 — как у фотонного газа (а не как у идеального бозе-газа из частиц Сид(0) 0 2), что сразу наводит на мысль о том, что энергия возбужденных состояний системы линейно (как и у фотонов) зависит от импульса Е(р) рс. [c.482]

Однако в горячих и плотных центр, ядрах звёзд, заканчивающих свою эволюцию, и особенно при вспышках сверхновых звёзд, темп-ра оказывается столь высокой, что нельзя пренебречь изменением энергии фотонов при рассеянии и асимметрией индикатрисы рассеяния, к рая уже при hv 0,1 показывает замет-нуго вытянутость вперёд, и поэтому ( os9) > 0. В таких условиях сечение рассеяния описывается общей Клейна — Вишины формулой, а сам процесс паз. комптоновским рассеянием. Бели плотность звё.здного вещества не очень велика и электронный газ невырожден, то при темп-ре (1—2) 10 К появляется значит, число электронно-позитронных пар, и под Пе в (6) нужно понимать суммарное число электронов и позитронов в единице объёма. Кроме того, помимо рассеяния становится существенным процесс рождения электронно-позитронных пар при взаимодействии фотонов в основном с эл.-магн. (кулоновским) полем атомных ядер. [c.326]

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]

Классификация газовых разрядов. Среди стационарных самостоятельных разрядов в пост, поле наиб, важные и распространённые—тлеющий и дуговой. Они различаются механизмами катодной эмиссии, обеспечивающей возможность протекания пост, тока, поскольку осн. носителями тока являются электроны. В тлеющем и тёмном (таунсендовском) разрядах катод холодный. Электроны вырываются из него положит, ионами (и фотонами). В дуговом разряде катод разогревается сильным током и происходит термоэлектронная эмиссия. В резко неоднородных полях, усиленных около острий, проводов линий электропередачи, возникает коронный разряд, самостоятельный и слаботочный. Среди быстротечных сильноточных разрядов особенно важен искровой разряд. Он возникает обычно при 1 атм, d> 1—5 см и достаточно высоком напряжении, превышающем напряжение зажигания короны, если поле сильно неоднородное. Искровой пробой газа происходит в результате возникновения и быстрого развития тонкого плазменного какала от одного электрода к другому затем получается как бы короткое замыкание цепи высокопроводящим искровым каналом. Одна из форм искрового разряда—молния. В коронном и искровом разрядах катодная эмиссия особой роли не играет. [c.510]

Существует ряд явлений, родственных Э., в к-рых перенос носителей заряда осуществляется не электрич. полем, а градиентом темп-ры (см. Термоэлектрические явления), звуковыми волнами (см, Акустоэлектрический эффект), световым излучением (см. Увлечение электронов фотонами) и т. п. Э. жидкостей, газов и плазмы обладает рядом особенностей, отличающих её от Э. твёрдых тел (см. Электрические разряды в газах, Электрический пробой. Электролиз). Э. М. Эпштейн. ЭЛЕКТРОРАКЁТНЫЕ ДВИГАТЕЛИ (электрореактивные двигатели, ЭРД)—космич. реактивные двигатели, в к-рых направленное движение реактивной струи создаётся за счёт электрич, энергии, Электроракетная двигательная установка (ЭРДУ) включает собственно ЭРД, систему подачи и хранения рабочего вещества и систему, преобразующую электрич. параметры источника электроэнергии к номинальным для ЭРД значениям я управляющую функционированием ЭРД, ЭРД—двигатели малой тяги, действующие в течение длит, времени (годы) на борту космич. летательного аппарата (КЛА) в условиях невесомости либо очень малых гравитац. полей. С помощью ЭРД параметры траектории полёта КЛА и его ориентация в пространстве могут поддерживаться с высокой степенью точности либо изменяться в заданном диапазоне. При эл.-магн. либо эл.-статич. ускорении скорость истечения реактивной струи в ЭРД значительно выше, чем в жидкостных или твердотопливных ракетных двигателях это даёт выигрыш в полезной нагрузке КЛА. Однако ЭРД требуют наличия источника электроэнергии, в то время как в обычных ракетных двигателях носителем энергии являются компоненты топлива (горючее и окислитель). В семейство ЭРД входят плазменные двигатели (ПД), эл.-хим. двигатели (ЭХД) и ионные двигатели (ИД). [c.590]

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]

Заметим, что при 0 — 0 результаты гиббсовской теории вообще очень чувствительны к особенностям спектра ннзколежащих возбужденных состояний системы во всех формулах температура 0 фигурирует в комбинации вида ехр —E p)/Q , при малых 0 эта экспонента существенно изменяет свою величину в области малых Е р), и особенности начала спектра возбуждений системы оказываются чрезвычайно существенными для всех величин, в расчете которых участвует эта экспонента (мы уже имели случай убедиться в этом при исследовании низкотемпературных особенностей идеальных ферми- и бозе-газов в 2, а также вкладов в теплоемкость от различных типов внутреннего движения в молекулах в 3). Так как Сэксп 0 , то характер ннзколежащих возбуждений сущсствснно не эйнштейновский (у осциллятора A= i— —Ea=h(j) — возбужденное состояние отделено от основного конечной целью /гш). Как мы выяснили в п. а) этого параграфа, у фотонного газа тоже Сф —0 . Это было связано с тем, что для фотонов Еф р)=ср. Таким образом, мы получаем уже целое руководящее указание по поводу структуры Е р) для твердого тела. [c.505]

Одновременно с ростом стримера, направленного от катода к аноду, начинается образование встречного лавинного потока положительно заряженных частиц, направленного к катоду. Положительный стример представляет собой канал газоразрядной плазмы. Это объясняется тем, что электронные лавины оставляют на своем пути большое число вновь образованных положительных ионов, концентрация которьк особенно велика там, где лавины получили свое наибольшее развитие, т. е. около анода. Если концентрация положительньк ионов здесь достигает определенного значения (близкого к 10 ионов в 1 см ), то, во-первых, обнаруживается интенсивная фотонная ионизация, во-вторых, электроны, освобождаемые частицами газа, поглотившими фотоны, притягиваются положительным пространственным зарядом в головную часть положительного стргсмера и, в-третьих, вследствие ионизации концентрация положительных ионов на пути стримера увеличивается. Насыщение электронами пространства, заполненного положительными зарядами, превращает эту область в проводящую газоразрядную плазму. Под влиянием ударов положительных ионов на катоде образуется катодное пятно, излучающее электроны. В результате указанных процессов и возникает пробой газа. Обычно пробой газа совершается практически мгновенно длительность подготовки пробоя газа при длине промежутка 1 см составляет 10 - 10 с. Чем больше напряжение, пркближснпОс к газовому промежутку, тем быстрее может развиться прооой. Если длительность воздействия напряжения очень мала, то пробивное напряжение повышается. [c.119]

Электрон, движущийся под действием поля, ионизирует газовые молекулы, когда скорость его движения выше 1000 км1сек. При этой скорости движения, сталкиваясь с нейтральной молекулой, он рас-. щепляет ее на положительный и отрицательный ион, либо соединяясь с молекулой, образует только-отрицательный ион. В некоторых случаях электрон, разогнанный полем, не обладая достаточной живой силой, не ионизирует, а только возбуждает молекулу, и она отдает свою, избыточную энергию в виде излучения, т. е. испускает фотон. Фотон поглощается какой-либо другой молекулой, которая, в свою очередь, может ионизироваться. Внутренняя фотонная ионизация газа благодаря большой скорости распространения излучения приводит к особенно быстрому развитию каналов повышенной электропроводности в разрядном про1межутке газа. [c.30]

Селективный спектр и объемный характер излучения определяют особенности процесса лучистого теплообл ена в газах. Чтобы наглядно представить себе механизм этого процесса, удобно рассматривать излучение как поток частиц фотонов или квантов, движущихся по различным направлениям пространства со скоростью света с и обладающих различной энергией hv. [c.183]

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 анергии, 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 [c.469]

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]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...