天體物理中的輻射機(jī)制-資料下載頁
2025-01-13 20:04本頁面
【正文】 比 來估計(jì)等離子體性質(zhì)，而射電望遠(yuǎn)鏡的測量量不是輻射強(qiáng)度，甚至不是亮溫度 TB， 而是天線溫度 TA。 一般天線溫度不同于亮溫度，但 射電望遠(yuǎn)鏡所測出的線心與緊鄰連續(xù)譜區(qū)的天線溫度之比 ，與亮溫度比 相等，因此用以天線溫度表示的強(qiáng)度比可確定射電復(fù)合線發(fā)射區(qū)的物理性質(zhì) 。雙電子式復(fù)合 (Dielectronic rebination)雙電子式復(fù)合是在一處于充分高溫和低密度的復(fù)雜等離子體中另一種可和復(fù)合輻射相競爭的復(fù)合過程。在此復(fù)合過程中，入射到凈電荷為 Z的離子上的外來電子使離子發(fā)生碰撞激發(fā)，同時(shí)此損失了動(dòng)能的電子被俘獲到該離子的另一激發(fā)態(tài)上，使離子凈電荷為 (Z1)e。 此離子中有 兩個(gè)電子處于不同激發(fā)態(tài)上 。在雙電子式復(fù)合中，離子被雙重激發(fā)，兩電子總的激發(fā)能實(shí)際已超過了凈電荷為 (Z1)e的離子的電離能，系統(tǒng)是不穩(wěn)定的，容易產(chǎn)生自電離 (即一個(gè)電子躍回基態(tài)時(shí)使另一激發(fā)態(tài)電子電離 )，結(jié)果使離子凈電荷又成為 Ze。由于激發(fā)離子需要足夠大的能量， 只有能量充分大的電子才能產(chǎn)生雙電子式復(fù)合。 對(duì)具有 Maxwell速度分布的電子作平均后會(huì)在復(fù)合系數(shù)中引進(jìn)一指數(shù)因子 ，其中 是離子激發(fā)能。總的復(fù)合速率系數(shù)可近似寫為：其中系數(shù) C數(shù)值范圍是 。對(duì)凈電荷值 Z?5的離子， C值大一些；對(duì) Z?1的離子， C值較小。因凈電荷大的離子對(duì)電子庫侖引力大，增大了碰撞機(jī)會(huì)。因此，當(dāng)溫度升高時(shí)，復(fù)合輻射速率下降，而雙電子式復(fù)合速率卻上升。當(dāng) 時(shí)，雙電子式復(fù)合過程將超過復(fù)合輻射過程。但在過高的電子和光子密度下，會(huì)由于碰撞和光致電離使激發(fā)態(tài)電子逸出離子，從而使雙電子式復(fù)合速率下降。束縛 自由吸收 (boundfree absorption)(光電吸收 , photoelectric absorption)復(fù)合輻射也存在反過程， 凈電荷為 (Z1)e的離子也可吸收光子，產(chǎn)生光致電離，使其凈電荷成為 Ze， 此即束縛 自由吸收過程，或稱光電吸收。由量子力學(xué)計(jì)算可知，一處于主量子數(shù) n的能級(jí)上的類 H離子，由于吸收頻率為 ?的光子而產(chǎn)生光致電離的吸收截面為：其中 是里德伯常數(shù)， 是自由 束縛岡特因子。在光學(xué)波段， 。能級(jí) n的光致電離的閾值頻率是 。當(dāng)外來光子頻率 時(shí)，光電吸收不可能， ；當(dāng) ，吸收陡然增到極大；當(dāng) ，吸收截面 ，隨頻率快速下降。光電吸收是對(duì)連續(xù)譜的一種重要吸收機(jī)制。對(duì)光學(xué)波段以上的較高頻率連續(xù)譜，光電吸收遠(yuǎn)大于自由 自由吸收。對(duì)原子序數(shù)為 Z的類 H離子，若處在主量子數(shù)為 n的能級(jí)上的原子數(shù)密度為 Nn， 則能級(jí) n的類 H離子所貢獻(xiàn)的光電吸收系數(shù)為 。在 曲線上，閾值頻率 處的尖銳極大稱為吸收邊(absorption edge)。 當(dāng) 作 衰減?？偟墓怆娢障禂?shù)為：其中求和應(yīng)對(duì)所有電離能小于吸收光子能量 h?的量子態(tài)進(jìn)行，即 。在局部熱平衡條件下，Nn由 SahaBoltzmann方程給出：式中 是類 H離子能級(jí) n的電離能， 是能級(jí) n的權(quán)重。實(shí)際求和計(jì)算時(shí)常常只取 的有限幾項(xiàng)，因通常有 ，且由于 故 。在 X射線天文學(xué)中，光子頻率高達(dá) Hz， 光子能量 110keV，故 H原子 (Z=1)的光電吸收系數(shù)非常小，而豐度很小的重元素 (Z1)對(duì) X射線的光電吸收變得重要，它們是 的 X射線輻射的重要吸收源 。作為多電子原子的重原子，其內(nèi)層電子的電離勢很高 (主量子數(shù) n=1,2,3的內(nèi)殼層分別稱為 K,L,M殼層 )，只有軟 X射線和遠(yuǎn)紫外波段光子才可能使其電離。在近似估計(jì)重原子內(nèi)殼層電子的 X射線光電吸收截面時(shí)，可采用類 H離子公式，只需計(jì)及內(nèi)殼層電子的庫侖屏蔽作用對(duì)序數(shù) Z的適當(dāng)修正即可，也即相當(dāng)于略去重原子外層大玻爾軌道上電子的存在對(duì)截面的修正，因?yàn)橹髁孔訑?shù) n大的外層電子遠(yuǎn)離原子核 ( )，對(duì)內(nèi)層電子的物理性質(zhì)影響極小。
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