Физические методы исследования. Семинарские занятия. Часть 2. Стариковская С.М. - 23 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

МФТИ | Москва

Составители: 

Рубрика: 

ε =
eE
√
3π
4Nσ
√
δ
=
e3.3 · 10
−17
√
3π
4 · 5.5 · 10
−16
√
·2.7 · 10
−4
≈ 2.8 эВ (1.73)
Таким образом, в плазме отрыв температуры электронов от температуры
газа может быть достаточно велик. Как уже говорилось, в молекулярном газе
идет эффективный нагрев колебательных и вращательных степеней свободы
электронами. Скорость релаксации энергии может быть мала (к примеру, в
азоте при температурах порядка 300 К VT-релаксация может идти сутками), и
тогда реализуется ситуация, в которой температура колебательных (вращатель-
ных) степеней свободы не равна температуре газа. Заметим, что для определе-
ния понятия “температура” вообще говоря, надо, чтобы в системе установилось
стационарное Больцмановское распределение по энергии. Иногда температуру
условно определяют как
T = −
E
1
− E
0
k ln(n
1
/n
0
)
, (1.74)
измеряя экспериментально плотность частиц на первом и нулевом уровнях.
1.3.2 Спектральные методы измерения температуры
Спектр излучения возбужденных атомов и молекул может нести в себе инфор-
мацию о температуре определенного ансамбля частиц. Напомню, что спектр из-
лучения атомов состоит из отдельных линий, соответствующих переходам меж-
ду различными уровнями, в то время как молекулярный спектр формируется
как система полос, соответствующих совокупности электронно-колебательно-
вращательных переходов (рис.1.3).
Рис. 1.3: Пример формирования атомарного и молекулярного эмиссионного спектра.
Температура тяжелых частиц. Допплеровское уширение линий.
Атомы и ионы в плазме находятся в постоянном движении. Частота излучения
атома, движущегося со скоростью v, смещена относительно частоты излучения
неподвижного атома на величину
ν − ν
0
= ν
0
v
c
. (1.75)
23
                     √                       √
                   eE 3π         e3.3 · 10−17 3π
                ε=     √ =                √            ≈ 2.8 эВ               (1.73)
                   4N σ δ  4 · 5.5 · 10−16 ·2.7 · 10−4

   Таким образом, в плазме отрыв температуры электронов от температуры
газа может быть достаточно велик. Как уже говорилось, в молекулярном газе
идет эффективный нагрев колебательных и вращательных степеней свободы
электронами. Скорость релаксации энергии может быть мала (к примеру, в
азоте при температурах порядка 300 К VT-релаксация может идти сутками), и
тогда реализуется ситуация, в которой температура колебательных (вращатель-
ных) степеней свободы не равна температуре газа. Заметим, что для определе-
ния понятия “температура” вообще говоря, надо, чтобы в системе установилось
стационарное Больцмановское распределение по энергии. Иногда температуру
условно определяют как
                                   E1 − E0
                                T =−           ,                   (1.74)
                                 k ln(n1 /n0 )
  измеряя экспериментально плотность частиц на первом и нулевом уровнях.

1.3.2   Спектральные методы измерения температуры
Спектр излучения возбужденных атомов и молекул может нести в себе инфор-
мацию о температуре определенного ансамбля частиц. Напомню, что спектр из-
лучения атомов состоит из отдельных линий, соответствующих переходам меж-
ду различными уровнями, в то время как молекулярный спектр формируется
как система полос, соответствующих совокупности электронно-колебательно-
вращательных переходов (рис.1.3).




   Рис. 1.3: Пример формирования атомарного и молекулярного эмиссионного спектра.


Температура тяжелых частиц. Допплеровское уширение линий.

Атомы и ионы в плазме находятся в постоянном движении. Частота излучения
атома, движущегося со скоростью v, смещена относительно частоты излучения
неподвижного атома на величину
                                               v
                                   ν − ν 0 = ν0 .                             (1.75)
                                               c


                                         23

Страницы