Astronet > Rekombinaciya (v gaze, plazme)

po tekstam po klyuchevym slovam v glossarii po saitam perevod po katalogu

Rekombinaciya (v gaze, plazme)

- process, obratnyi ionizacii, sostoit v zahvate ionom svobodnogo elektrona. R. privodit k umen'sheniyu zaryada iona ili k prevrasheniyu iona v neitral'nyi atom (ili molekulu). Vozmozhna takzhe R. elektrona i neitral'nogo atoma (molekuly), privodyashaya k obrazovaniyu otricatel'nogo iona, i v bolee redkih sluchayah - R. otric. iona s obrazovaniem dvuh- ili trehkratno zaryazhennogo otric. iona. Vmesto elektrona v nek-ryh luchayah mogut vystupat' dr. elementarnye chasticy, napr. mezony (obychno, $\mu$ -mezon), sozdavaya mezoatomny ili mezomolekuly.

Elektron mozhet rekombinirovat' na lyuboi nezapolnennyi uroven' energii v atome, molekule, ione. R. proishodit tem chashe, chem bol'shee chislo rekombiniruyushih chastic kazhdogo sorta (elektronov, ionov) soderzhitsya v ed. ob'ema sredy. Veroyatnost' R. tem vyshe, chem dol'she rekombiniruyushie chasticy nahodyatsya drug okolo druga, t.e. skorost' R. opredelyayut samye medlennye chasticy. Poetomu skorost' R. rastet s umen'sheniem temp-ry.

V astrofizich. usloviyah naibolee chasto vstrechaetsya sluchai, kogda osvobozhdennaya pri etom energiya E unositsya fotonom:
$h\nu=E={mv^2\over 2}+\chi_n$ , (1)
gde $h\nu$ - energiya fotona, $mv^2/2$ - kinetich. energiya elektrona do vzaimodeistviya s ionom, $\chi_n$ - energiya svyazi elektrona v atome (molekule, ione) dlya urovnya, k-ryi rekombiniruet elektron. Takoi process naz. radiacionnoi R.

Poskol'ku velichina kinet. energii svobodnogo elektrona ne kvantovana, t.e. mozhet prinimat' lyubye neotric. znacheniya, izluchenie, voznikayushee pri R., imeet nepreryvnye srektr. Vozbuzhdennye atomy, obrazuyushiesya pri R., putem posleduyushih perehodov s odnogo urovnya energii na drugoi mogut davat' emissionnyi lineichatyi spektr izlucheniya. Takoi mehanizm otvetstvenen za svechenie vodoroda v zonah HII (sm. Mezhzvezdnyi gaz).

Radiac. R. proishodit s nek-roi veroyatnost'yu pri vsyakom sblizhenii pary rekombiniruyushih chastic bez k.-l. dopolnitel'nogo vnesh. vozdeistviya (spontanno). Skorost' radiac. R., t.e. kolichestvo aktov R. s obrazovaniem iona s zaryadom i na urovne n v 1 sm³ sredy v 1 s, ravna:
$N_e N_{i+1}\alpha_{i,n}$ , (2)
gde N_e - koncentraciya elektronov, N_i+1 - koncentraciya ionov s zaryadom i+1, $\alpha_{i,n}$ - koeff. radiac. R. s obrazovaniem iona s zaryadom i na urovne n. Prakticheski vsegda raspredelenie elektronov po skorostyam sootvetstvuet Maksvella raspredeleniyu. V etom sluchae $\alpha_{i,n}$ zavisit ot temp-ry elektronov.

Summa koeff. R. na vse urovni opredelyaet polnuyu skorost' obrazovaniya atoma ili iona za schet radiac. R.
$\alpha_{poln,i}=\sum\limits_n \alpha_{i,n}$ . (3)

Dlya samogo obil'nogo elementa vo Vselennoi - vodoroda - pri temp-re $T<1,5\cdot 10^5$ K skorost' $\alpha_{poln}$ primerno proporcional'na $T^{-1/2}$ .

Pomimo spontannogo processa vozmozhen inducirovannyi (ili vynuzhdennyi) elementarnyi radiac. process. Inducirovannaya radiac. R. proishodit pri vozdeistvii na chasticy fotona, k-ryi imeet tu zhe chastotu, chto i foton, ispuskaemyi vo vremya elementarnogo processa R. [f-la (1)]. Skorost' inducirovannoi radiac. R. proporcional'na ne tol'ko koncentraciyam kazhdogo iz sortov rekombiniruyushih chastic, no i plotnosti el.-magn. izlucheniya na dannoi chastote. Inducirovannaya R. sushestvenna v mestah s sil'nym polem el.-magn. izlucheniya, napr. v zvezdnyh atmosferah. V mezhzvezdnoi srededostatochno uchityvat' tol'ko spontannuyu R.

Vozmozhna R. i bez izlucheniya, kogda izbytochnaya energiya peredaetsya tret'ei chastice (trehchastichnaya R.). Takoi processtrebuet odnovremennogo stolknoveniya srazu treh chastic, t.e. sushestven tol'ko v plotnoi srede, k tomu zhe pri dostatochno nizkih temp-rah, chtoby stalkivayushiesya chasticy medlenno dvigalis' i uspeli provzaimodeistvovat' pri stolknovenii. Poetomu v razrezhennyh atmosferah zvezd i v mezhzvezdnom gaze trehchastichnaya R. v bol'shinstve sluchaev ne vazhna, no v bolee plotnyh i dostatochno zolodnyh sredah ona igraet osn. rol'. Vozmozhen eshe odin tip R. - t.n. dielektronnaya R., svyazannaya s rezonansnym vzaimodeistviem elektrona i iona. Pri dielektronnoi R. elektron zahvatyvaetsya na vozbuzhdennyi uroven' i peredaet svoyu energiyu dr. elektronu togo zhe iona. V rezul'tate obrazuetsya atom (ili ion s zaryadom na edinicu men'she), u k-rogo vozbuzhdeny dva elektrona. Takoe sostoyanie yavl. avtoionizacionnym, t.e. atom mozhet raspadat'sya snova na ion i svobodnyi elektron. Esli, odnako, ran'she proizoidet ispuskanie fotona, to atom pereidet v "ustoichivoe" sostoyanie, t.e. proizoidet R.

Ochevidno, dielektronnaya R. ne mozhet proishodit' s "golym" yadrom, v chastnosti ona nevozmozhna dlya vodoroda. Koeff. dielektronnoi R. $\alpha^\partial_{poln,i}\sim T^{-3/2} \exp(-\Delta E/kT)$ , gde $\Delta E$ - energiya vozbuzhdeniya iona i+1. Eksponencial'nyi mnozhitel' otrazhaet tot fakt, chto rekombiniruyushii elektron dolzhen obladat' dostatochno bol'shoi energiei, chtoby bylo vozmozhno vozbuzhdenie vtorogo elektrona. Zahvat elektrona pri dielektronnoi R. proishodit bez odnovremennogo ispuskaniya fotona. Veroyatnost' dannogo processa namnogo vyshe, chem veroyatnost' radiac. zahvata. Poetomu vo mnogih sluchayah $\alpha^\partial \gg \alpha$ , esli tol'ko temp-ra dostatochno velika i eksponencial'nyi mnozhitel' ne slishkom mal. V otlichie ot radiac. R., dielektronnaya R. zaselyaet v osnovnom vysokovozbuzhdennye urovni. Eto mozhet zametno povliyat' na intensivnost' linii, voznikayushih pri perehodah s etih urovnei. S drugoi storony, pri bol'shih plotnostyah sredy atomy, nahodyashiesya na vysokih urovnyah energii, s bol'shoi veroyatnost'yumogut byt' snova ionizovany. Poetomu rol' dielektronnoi R. s rostom koncentracii rekombiniruyushih chastic padaet.

Skazannoe vyshe otnosilos' v osnovnom k atomarnym ionam. V sluchae molekul takzhe vozmozhna radiac. R., odnako obychno gorazdo bolee effektivna dissociativnaya R. - process, pri k-rom prisoedinenie elektrona k molekulyarnomu ionu ili molekule soprovozhdaetsya razvalom (dissociaciei) molekuly na dve ili bolee chastei.

(N.G. Bochkarev, L.A. Vainshtein)

N. G. Bochkarev, L. A. Vainshtein, "Fizika Kosmosa", 1986
Glossarii Astronet.ru

L | R | A | B | V | G | D | E | Zh | Z | I | ' | K | L | M | N | O | P | R | S | T | U | F | H | C | Ch | Sh | Sh | E | Yu | Ya

Obsudit' etu publikaciyu

Versiya dlya pechati