Чтение онлайн

на главную - закладки

Жанры

Курс теоретической астрофизики
Шрифт:

Из каждого возбуждённого состояния атома, кроме спонтанных переходов с излучением одного кванта, возможны также спонтанные переходы с излучением двух квантов. Обычно вероятность первых переходов (одноквантовых) гораздо больше вероятности вторых (двухквантовых). Однако в случае метастабильных состояний, из которых вероятность всех одноквантовых переходов мала, положение может стать обратным. В частности, так обстоит дело с метастабильным состоянием 2s водорода. Как показывают подсчёты, переход 2s->1s более вероятен с излучением двух квантов, чем одного.

Энергии квантов, излучаемых при двухквантовом переходе 2s->1s, могут быть произвольными, но сумма их постоянна и равна,

очевидно, энергии L– кванта. Таким образом, при двухквантовых переходах излучается энергия в непрерывном спектре. В газовых туманностях после фотоионизаций, рекомбинаций и каскадных переходов значительная часть атомов водорода попадает в метастабильное состояние 2s. Как мы знаем, условия в туманностях таковы, что ни излучение, ни столкновения не выводят атомы из метастабильных состояний (или выводят весьма редко). Поэтому атомы водорода, попавшие в состояние 2s, в большинстве случаев (если плотность не очень велика) совершают переходы в состояние 1s с излучением квантов в непрерывном спектре. Значительная роль таких процессов в образовании непрерывного спектра газовых туманностей была впервые указана в работах Спицера и Гринстейна и независимо от них А. Я. Киппера [7].

Таблица 40

Величины (y) и y(y),

характеризующие двухфотонное излучение

y

(A)

(y)

y(y)

0,00

0

0

0,05

24 313

1,725

0,0863

0,10

12 157

2,783

0,2783

0,15

8 105

3,481

0,5222

0,20

6 078

3,961

0,7922

0,25

4 862

4,306

1,077

0,30

4 052

4,546

1,363

0,35

3 473

4,711

1,649

0,40

3 039

4,824

1,929

0,45

2 702

4,889

2,200

0,50

2 431

4,907

2,454

Обозначим частоты двух квантов, излучаемых при переходе 2s->1s, через y и (1-y) где — частота L и y — любое число от нуля до 1. Пусть A(y)dy — коэффициент вероятности перехода, связанного с излучением кванта в интервале частот от y до (y+dy). Представляя величину A(y) в виде

A(y)

=

9

2^1

(y)

,

(26.11)

где — частота ионизации водорода и =2e^2/hc — постоянная тонкой структуры, названные авторы получили для функции (y) значения, приведённые в табл. 40. Так как (y)=(1-y), то y в таблице меняется только от нуля до 1/2 . Энергия, излучаемая в единичном интервале частот, пропорциональна величине hA(y) или y(y). Значения функции y(y) также даны в таблице. Эйнштейновский коэффициент двухквантового перехода 2s->1s равен

A

2s,1s

=

1

2

1

0

A(y)

dy

=

8,227

с^1

.

(26.12)

При помощи величины A(y) можно легко написать выражение для объёмного коэффициента излучения , обусловленного двухквантовыми переходами. Обозначим через n2s число атомов водорода в состоянии 2s в 1 см^3. Тогда, очевидно, имеем

4

d

=

n

2s

A(y)

dy

·

h

,

или

=

n

2s

h

4

A(y)

y

.

(26.13)

Чтобы найти величину n2s, надо составить уравнение стационарности для состояния 2s. Атомы водорода попадают в состояние 2s после рекомбинаций и последующих каскадных переходов. Обозначим через X долю всех рекомбинаций на высокие уровни, начиная со второго, которые приводят к появлению атомов в состоянии 2s. Тогда число переходов в состояние 2s в 1 см^3 за 1 с будет равно

X

n

e

n

2

C

i

(T

e

)

.

Вычисления дают, что приблизительно X=0,32 (величина X слабо зависит от электронной температуры). С другой стороны, атомы покидают состояние 2s вследствие двухквантовых переходов. Число таких переходов в 1 см^3 за 1 с равно n2sA2s,1s. На основании сказанного получаем

n

2s

A

2s,1s

=

X

n

e

n

2

C

i

(T

e

)

.

(26.14)

Подставляя величину n2s из (26.14) в (26.13), находим

=

X

n

e

n

2

C

i

(T

e

)

hA(y)y

4A2s,1s

.

(26.15)

По формуле (26.15) с помощью табл. 40 и может быть вычислена искомая величина .

Очевидно, что полное число квантов, излучаемых при двухквантовых переходах 2s->1s в 1 см^3 за 1 с, равно

2

X

n

e

n

2

C

i

(T

e

)

.

По порядку величины это число сравнимо с числом квантов, излучаемых при рекомбинациях. Поэтому двухквантовые переходы должны играть существенную роль в создании непрерывного спектра газовых туманностей.

Поделиться:
Популярные книги

Последняя Арена 7

Греков Сергей
7. Последняя Арена
Фантастика:
рпг
постапокалипсис
5.00
рейтинг книги
Последняя Арена 7

Пенсия для морского дьявола 4

Чиркунов Игорь
4. Первый в касте бездны
Фантастика:
попаданцы
5.40
рейтинг книги
Пенсия для морского дьявола 4

#Бояръ-Аниме. Газлайтер. Том 11

Володин Григорий Григорьевич
11. История Телепата
Фантастика:
фэнтези
попаданцы
аниме
5.00
рейтинг книги
#Бояръ-Аниме. Газлайтер. Том 11

Сумеречный Стрелок 2

Карелин Сергей Витальевич
2. Сумеречный стрелок
Фантастика:
городское фэнтези
попаданцы
аниме
5.00
рейтинг книги
Сумеречный Стрелок 2

Совершенный: пробуждение

Vector
1. Совершенный
Фантастика:
боевая фантастика
рпг
5.00
рейтинг книги
Совершенный: пробуждение

Новая мама в семье драконов

Смертная Елена
2. В доме драконов
Любовные романы:
любовно-фантастические романы
5.00
рейтинг книги
Новая мама в семье драконов

Возвышение Меркурия. Книга 5

Кронос Александр
5. Меркурий
Фантастика:
боевая фантастика
попаданцы
аниме
5.00
рейтинг книги
Возвышение Меркурия. Книга 5

Бастард Императора. Том 4

Орлов Андрей Юрьевич
4. Бастард Императора
Фантастика:
попаданцы
аниме
фэнтези
фантастика: прочее
5.00
рейтинг книги
Бастард Императора. Том 4

Господин следователь. Книга 2

Шалашов Евгений Васильевич
2. Господин следователь
Фантастика:
попаданцы
альтернативная история
5.00
рейтинг книги
Господин следователь. Книга 2

Провинциал. Книга 4

Лопарев Игорь Викторович
4. Провинциал
Фантастика:
космическая фантастика
рпг
аниме
5.00
рейтинг книги
Провинциал. Книга 4

Сбой Системы Мимик! Академия

Северный Лис
2. Сбой Системы!
Фантастика:
боевая фантастика
юмористическая фантастика
5.71
рейтинг книги
Сбой Системы Мимик! Академия

Кодекс Охотника. Книга ХХ

Винокуров Юрий
20. Кодекс Охотника
Фантастика:
попаданцы
альтернативная история
аниме
5.00
рейтинг книги
Кодекс Охотника. Книга ХХ

Хозяйка дома в «Гиблых Пределах»

Нова Юлия
Любовные романы:
любовно-фантастические романы
5.75
рейтинг книги
Хозяйка дома в «Гиблых Пределах»

Вторая жизнь майора. Цикл

Сухинин Владимир Александрович
Вторая жизнь майора
Фантастика:
героическая фантастика
боевая фантастика
попаданцы
5.00
рейтинг книги
Вторая жизнь майора. Цикл