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你知道“非热辐射”吗?

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如果辐射源(等离子体、中性气体云等)处于热动平衡或局部热动平衡状态,即系统内质点(分子、原子、离子、电子等)的能量分布可以用一定温度下的玻耳兹曼分布律表示,则其辐射称为热辐射;

反之,如果辐射源中质点远离热动平衡分布,则其辐射称为非热辐射。近年发现的许多新型天体,如类星体、中子星、星际分子射电源、X射线源、γ射线源等,它们的辐射谱形、偏振状态、光变特性等与热辐射有明显区别,因此,非热辐射机制的研究日益受到重视。例如,类星体和射电星系所以能发射有偏振特性的幂律型射电谱,普遍认为是由远离热动平衡分布的相对论性电子在外磁场中的同步加速辐射所造成的。又如强的分子射电谱线,一般认为是来自天体微波激射源放大作用。实现这种辐射机制的条件是“粒子数反转”,要求分子的能级分布远离平衡分布,即处于高能级上的分子数多于低能级上的分子数。对于太阳的Ⅱ型及Ⅲ型射电爆发(见太阳射电爆发),可用相对论性电子在等离子体中穿行时的切连科夫辐射说明。由这一效应产生的等离子体波,将会部分转化为射电辐射。至于相对论性电子的逆康普顿散射,则是产生γ射线的一种重要的非热辐射机制。




IP属地:上海1楼2007-09-29 11:15回复
    名词解释:

    局部热动平衡 

    恒星大气深层温度高,浅层温度低,整个大气显然不处于严格的热动平衡状态。因此,热动平衡规律不适用于恒星大气整体。为了描述恒星大气的热状态,K.史瓦西和米尔恩分别于1906年和1921年各自提出了局部热动平衡假设(缩写为LTE)。根据这一假设,恒星大气内任一局部小区域,都可以引入一个局部温度来表征它的热状态。在这小区域内,电子的速度分布、原子的激发和电离状态、物质和辐射的相互作用等,都可以用与局部温度等物理参数相对应的热动平衡关系——麦克斯韦速度分布律、玻耳兹曼公式、萨哈公式和基尔霍夫定律等来描述。对于偏离热动平衡不大的恒星大气,按照局部热动平衡假设所求得的理论结果与观测结果基本相符。这表示局部热动平衡可以近似地描述恒星大气的物理状态。


    IP属地:上海2楼2007-09-29 11:16
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      同步加速辐射 


        相对论性电子(速度接近光速 c的高能电子)在外磁场中沿圆轨道或螺旋轨道运动时所产生的一种辐射。这种辐射最早是在电子同步加速器中发现的,因而得名。这种辐射的特点是:①辐射功率强:假定电子速度是各向同性分布的,则能量为γmec2的电子在磁感应强度为B的磁场中运动时的平均辐射功率为P=1.1×10-15γ2B2β2(尔格/秒)。式中


      IP属地:上海3楼2007-09-29 11:18
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        IP属地:上海4楼2007-09-29 11:18
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          是以光速c为单位的电子速度值。在给定磁场中γ越大,则辐射越强。②方向性强:辐射主要限制在以电子运动方向为轴线的、半张角


          IP属地:上海5楼2007-09-29 11:19
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            的窄小角锥之内,γ越大,角锥越窄小。③辐射具有连续谱:极大频率


            IP属地:上海6楼2007-09-29 11:20
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              故γ越大,极大频率


              IP属地:上海7楼2007-09-29 11:21
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                越高。④显著的偏振特性:对于圆轨道电子,辐射波为线偏振,电矢量既垂直于外磁场,又垂直于电子运动方向。一般在螺旋轨道运动时,辐射是椭圆偏振的


                IP属地:上海8楼2007-09-29 11:21
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                  在天体物理中,同步加速辐射是一种重要的辐射机制。目前普遍认为,很多具有幂律谱形式的、有偏振特性的非热宇宙射电辐射正是这种同步加速辐射,例如射电星系、一般星系和超新星遗迹的射电辐射等。在太阳的射电辐射中也观测到同步加速辐射。此外,在蟹状星云、某些射电星系和类星体中,还观测到可见光和 X射线的同步加速辐射。


                  IP属地:上海9楼2007-09-29 11:22
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                    名词解释:

                    天体微波激射源 


                      又称天体脉塞源,一种具有特殊的辐射特性的星际分子源。1963年,在用射电天文方法发现星际分子羟基以后不久,人们在搜寻和研究新的羟基分子源的过程中发现有一类靠近电离氢区的羟基源。它具有下列各种反常的辐射特性:辐射强度很高,偏振极强,谱线宽度比预期值窄得多,四条羟基的基态谱线之间的强度比远远偏离热平衡条件下应有的比值,在几个月甚至几个星期的时间内辐射强度就会发生剧烈的变化。用分辨率很高的射电干涉仪观测表明,这种源的尺度往往很小。例如,有一个靠近IC1805的羟基源,测得的OH发射体的直径小于太阳系。这些反常的特性说明,若用热平衡条件下的自发发射来解释这种射电辐射就会遇到各种难以解释的矛盾。譬如,按热辐射机制,这种源的温度必须达到1012K以上。目前,一般认为这类源的微波辐射可能来自受激发射放大作用。受激发射机制要求,与辐射跃迁相联系的一对能级中,处于高能级上的分子数目多于低能级上的分子数目,即分子源不处于热动平衡状态。至于形成分子源中这种分子数反转的原因尚不十分清楚。有人设想红外线或碰撞的激发可能导致反转。受激发射理论还认为源的表观大小可能小于它的真实大小。但总的说来,天体微波激射源的理论研究至今只取得有限的成果。 

                      除羟基以外,目前至少还有全部的星际水分子源和一部分氧化硅源和甲醇源,被认为是天体微波激射源,虽然它们不一定具备上述一切特性。某些甲醛分子云微波吸收谱线所具有的特性,使人认为它是由一种“反微波激射”效应造成的(见星际分子谱线)。天体微波激射源往往与致密的电离氢区、红外星、星周物质、超新星遗迹有联系。七十年代在离银河系较近的几个河外星系的某些区域中,也观测到激射型的分子源。天体微波激射源可能来自气体星云形成为原恒星的区域以及在恒星演化到晚期阶段的长周期变星的星周包层中。对天体微波激射源的研究将有助于弄清恒星演化过程。


                    IP属地:上海10楼2007-09-29 11:23
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                      名词解释:
                      切连科夫辐射

                      高速荷电粒子在介质中穿行时,如果粒子速度大于介质中的光速,就会产生一种特殊辐射,它具有明显的方向性和强偏振等特点。1934年,苏联物理学家切连科夫首先在液体介质中发现这种辐射,因而得名。这是一种电磁“冲击波”现象。作匀速直线运动的带电粒子,当其速度大于介质中的光速时,它所辐射的电磁波将集中在粒子后方一个圆锥形区域中。粒子正好位于圆锥的顶点。如图所示,箭头所指即为辐射传播的方向,它与粒子运动方向之间的夹角θc.称为切连科夫角。由图可知:


                      IP属地:上海11楼2007-09-29 11:24
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                        式中u为辐射在介质中传播的速率,v为荷电粒子速率,c为真空中光速,n为介质折射率。若v=βc,则cosθc=1/nβ。显然β有个阈值,仅当β >1/n时,才有切连科夫辐射产生。切连科夫效应在高能天体物理等领域中得到日益广泛的应用。

                        附图


                        IP属地:上海12楼2007-09-29 11:25
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                          注意:

                          按照狭义相对论,具有静质量的物体不可以超过真空中光速c。然而介质中光的传播速度(指群速度)是小於c的,具静质量物体在介质中运动,其速度可以超越介质中的光速。假使物体带电,通过的介质大致上呈绝缘者,则会发出蓝色光为主的电磁辐射—切仑可夫辐射(Cherenkov radiation,或拼作Cerenkov radiation,或拼作Čerenkov radiation)。在核反应器,特徵性的蓝色微光(blue glow)即为切仑可夫辐射。


                          IP属地:上海13楼2007-09-29 11:25
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                            名词解释:

                            逆康普顿散射 


                            高能电子与低能光子相碰撞而使低能光子获得能量的一种散射过程。康普顿在 1922~1923年研究X射线被电子散射时发现X射线波长会增长,这种现象称为康普顿散射。这是高能光子 (X射线、γ 射线)与静止或近似静止电子相碰撞导致高能光子损失能量的一种散射现象。逆康普顿散射和康普顿散射一样,都是光子与自由电子之间的一种弹性散射过程,只是能量传递方向正好相反。前者能量从电子传递给光子,后者从光子传递给电子。 

                            在宇宙空间和天体中,普遍存在各种各样的低能光子,诸如射电光子、星光光子、微波背景光子;在高能天体附近和宇宙射线中,又经常存在高能电子。因此,逆康普顿散射在天体物理问题中具有重要意义。由于逆康普顿散射的作用,低能光子获得能量而变成高能光子,这是宇宙X射线的来源之一。在一般条件 [Eε《(mec2)2]下,光子能量约可提高γ2倍,这里me为电子静止质量;c为真空中的光速;E和ε 分别为散射前高能电子和低能光子的能量,而γ=E/mec2。逆康普顿散射作用的另一结果是,高能电子损耗能量而变成低能电子,丧失其作为高能电子的功能,因而逆康普顿散射可看作是一种与其他高能电子过程(尤其是同步加速辐射过程)的竞争机制。这种竞争可用同步加速辐射能耗率与逆康普顿散射能耗率之比


                            IP属地:上海14楼2007-09-29 11:27
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                              来表达。低能光子场能密度愈大,逆康普顿散射就愈频繁,提供给同步加速辐射的能量也就愈少


                              IP属地:上海15楼2007-09-29 11:27
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