Образование линий. Квантовая теория излучения. (Тема 11)

Содержание

Слайд 2

Т(конт)>T(линия) Т(конт) T(линия) Наблюдатель видит излучение через слой с оптической глубиной

Т(конт)>T(линия)

Т(конт)
T(линия)

Наблюдатель видит
излучение через слой
с оптической глубиной
не более

τ=1.
В континууме коэффициент
поглощения α мал, поэтому
наблюдатель просматривает
более глубокие слои с
большей температурой.
В области линии все
обстоит наоборот.

наблюдатель

Как образуются линии

τ=0

T

ν

Слайд 3

Коэффициенты Эйнштейна - Число спонтанных переходов j i равно Nj Aji,

Коэффициенты Эйнштейна

- Число спонтанных переходов j i
равно Nj Aji, а

энергия излучения равна
εν = NjAji hνij
Число вынужденных переходов j i
равно Nj Bji ρji, а излученная энергия равна
εν = Nj Bji ρji hνij
Число вынужденных переходов i j
равно Ni Bij ρij , а излученная энергия равна εν = Nj Bij ρji hνij
Замечание: Здесь коэффициенты Эйнштейна рассчитаны на плотность излучения ρij . Но они могут быть рассчитаны и на интенсивность излучения.
Слайд 4

Связь между коэффициентами Эйнштейна Предполагаем ПТР: - формула Больцмана - детальный

Связь между коэффициентами
Эйнштейна

Предполагаем ПТР:

- формула Больцмана

- детальный баланс

j

i

Замечание: если

коэффициенты
Эйнштейна рассчитаны на
интенсивность, то первая
формула будет иметь вид:
Слайд 5

Учет отрицательного поглощения (вынужденного излучения) Что будет, если эта скобка будет отрицательной? При ТР будем иметь

Учет отрицательного поглощения
(вынужденного излучения)

Что будет, если эта скобка будет

отрицательной?
При ТР будем иметь
Слайд 6

Время жизни атома в возбужденном состоянии j i Как изменится формула,

Время жизни атома
в возбужденном состоянии

j

i

Как изменится формула, если учитывать

и другие
процессы опустошения уровня j ?

Для простоты учитываем
только спонтанные
переходы.

Слайд 7

Пример для атома водорода n=1 n=2 n=3 n=4 A21=6.24 A31=1.65 A41=0.68

Пример для атома водорода

n=1

n=2

n=3

n=4

A21=6.24

A31=1.65

A41=0.68

A32=0.90

A42=0.32

A43=0.25

Коэффициенты Эйнштейна приведены в единицах 108 сек-1

Слайд 8

Cвязь между коэффициентами Эйнштейна и коэффициентом поглощения Число актов поглощения: Классическая

Cвязь между коэффициентами Эйнштейна и коэффициентом поглощения

Число актов поглощения:

Классическая теория излучения-
Квантовая

теория излучения-

Полагаем, что в пределах линии плотность
излучения почти постоянная.

Итого:

Слайд 9

Ej Ei Вид линии: непрерывный спектр эмиссионная линия абсорбционная линия Квантовая

Ej

Ei

Вид линии:

непрерывный спектр

эмиссионная
линия

абсорбционная линия

Квантовая теория излучения: если бы энергетические уровни


были бы дискретными (т.е. со строго фиксированным значением
энергии возбуждения Ei) ,то профиль линии был бы в виде
дельта-функции.

Профиль линии

Бесконечная
синусоида

Классическая теория излучения:

Слайд 10

Реальный спектр (пример-звезда гало)

Реальный спектр (пример-звезда гало)