Пред.
След.
Макеты страниц
Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике 7.1.2. Форма линии и интенсивностьЕстественная ширина и форма линий поглощения на сверхвысоких частотах подвержены влиянию многочисленных факторов, таких, как эффект Допплера, уширение за счет давления и столкновений и насыщение [285]. Естественная ширина линий с точки зрения классической теории определяется радиационным торможением [447], а с точки зрения квантовой механики — возмущением молекулы колебаниями электромагнитного поля свободного пространства. При обычных температурах основную роль играет поле теплового излучения. Естественная ширина линий в этом случае равна
где При частоте излучаемых волн Пусть молекула движется со скоростью
так что
Для В области давлений, представляющих практический интерес, уширение линий связано главным образом с взаимодействием поглощающих частиц со своими ближайшими соседями. Детали процесса столкновения не имеют значения, поскольку время столкновения Делалось много различных предположений [129, 328] относительно фазы и амплитуды колебаний частицы сразу после столкновения, но как классическое [181, 467, 468] решение, так и квантовое [293], в предположении распределения Больцмана, хорошо согласуются с опытом. Результирующее выражение для формы линии имеет вид
где
которая имеет максимальное значенне Интенсивность спектральной линии является функцией коэффициента поглощения, значение которого
Максимальный коэффициент поглощения на метр определяется выражением
где Доля молекул
Суммарная интенсивность линии равна
Эксперименты показали, что для кислорода формула (7.8) справедлива в области давлений от долей миллиметра ртутного столба [15, 198] вплоть до одной атмосферы [37, 317, 434]. Однако из результатов опытов с Увеличение ширины линии может быть вызвано собственным уширением [284], посторонними молекулами [423] и уменьшением температуры [163]. При высоком давлении поглощение [46] имеет место в газах с неполярными молекулами. Столкновения молекул газа со стенками сосуда прерывают процесс поглощения, что приводит к уширению линий. Расчет [127] дает следующее значение ширины линии при 300° К:
где Если поместить, например, аммиак между двумя параллельными плоскостями, разнесенными на
Поглощение монохроматического излучения газом представляет собой процесс, стремящийся нарушить тепловое равновесие между различными энергетическими состояниями. В сантиметровом диапазоне скорость обмена энергией между различными состояниями сравнима со скоростью ее поглощения. При низких давлениях и высоких плотностях энергии отклонение от теплового равновесия становится настолько заметным, что скорость поглощения оказывается независимой от плотности падающей энергии. При этих условиях насыщения верхние и нижние энергетические состояния заполнены одинаково и
где Таким образом, максимальная поглощаемая мощность составляет один квант на молекулу за одно соударение, умноженный на вероятность нахождения молекулы после столкновения в низшем энергетическом состоянии после столкновения. Уменьшение плотности потока энергии на сантиметр длины составляет
где При неполном насыщении форма линии определяется выражением [293, 425]
которое при малых
|
1 |
Оглавление
|