ПЛЕНЕНИЕ ИЗЛУЧЕНИЯ

ПЛЕНЕНИЕ ИЗЛУЧЕНИЯ

- задержкавыхода фотонов из оптически толстой системы, обусловленная многократностьюактов их поглощения и последующего переизлучения атомами среды.
П. и. относится прежде всего к т. и. резонанснымфотонам, частота к-рых совпадает с частотой фотонов, испускаемых при излучательныхпереходах возбуждённых атомов на наиб. населённый (часто наинизший) энергетич. <уровень. С др. стороны, многократное поглощенпе-переизлучение "одного итого же" фотона (более строго - радиац. перенос возбуждения) может реализоватьсялишь при слабом тушении переносимых возбуждений, что ограничивает сверхудопустимую концентрацию "тушащих" частиц (напр., в плазменной системе -электронов). В этом предельном случае П. и. играет определяющую роль в переносе излучения.
Для П. и. обычно характерно длительноепо сравнению с пролётным временем "застревание фотона" в атоме, грубо выражаемоенеравенством Здесь - радиац. время жизни атома,- макс. коэф. поглощения резонансного излучения с длиной волны в среде невозбуждённых атомов с плотностью п ₀, с- скоростьсвета. В этих же обозначениях условие большой оптич. толщины системы имеетвид где .- характерный размер системы.
Осн. количеств. характеристикой П. и. <служит ср. время выхода фотона из системы на её поверхность где -ср. число актов поглощения-переизлучения фотона в ходе его миграции нарасстояние L.
Конкретный вид зависимости определяется двумя физ. факторами: а) уширением спектральной линии, преждевсего линии поглощения [коэф. поглощения ]; б) степенью перераспределения частоты фотона в акте его переизлучения возбуждённым атомом.
В формальном пределе неуширенной, монохроматич. <линии П. и. приводит к обычной диффузии фотонов, описываемой зависимостью (см. Диффузия). Эта диффузионная картина может иметь место и в случаепленения реальной, уширенной линии, а именно в случае недостаточно большогозначения (напр.,в рентг. диапазоне ),когда переизлучающий атом не успевает "забыть" детали своего предшествующегорадиац. возбуждения и благодаря этому поддерживает приближённую монохроматичность() "рассеяния"фотона.
Более типична, однако, противоположнаяситуация, когда уширение линии [зависимость содержащая и далёкие крылья] сочетается с практически полным перераспределениемпо частоте в акте переизлучения (полное "забывание" возбуждённым атомомсвоей предыстории). Анализ П. и. для этого важнейшего случая впервые былдан в 1947 независимо Л. М. Биберманом и Т. Холстейном (Th. Holstein).
И уширение, и перераспределение частотыприводят к существ. уменьшению значения и ослаблению эффекта П. и. по сравнению с монохроматич., чисто диффузионным, <пределом.
Так, уширение спектральной линии, напр. <за счёт появления сторонней (доплеровской или столкновительной) шириныГ линии поглощения, обычно значительно превосходящей естеств. ширину снижает в раз остроту резонанса в поглощении, приводя к замене величины значением коэф. поглощения в центре уширенной линии:
Переизлучение в условиях полного перераспределенияпо частоте, приводящее к практич. одинаковости профилей линий поглощенияи переизлучения, создаёт такую ситуацию, когда в результирующем потокефотонов, выходящих в единицу времени за пределы системы, преобладают ненаиболее многочисленные (но и наиболее сильно поглощаемые) фотоны из централинии а относительно малочисленные фотоны из далёких крыльев линии такие, свободный пробег к-рых сравним по порядку величины с размером системы L.
Статистически типичному "центральному"фотону после его поглощения атомом внутри системы для быстрейшего выхода на поверхностьболее выгодно не сохранять свою частоту для последующей длит. диффузии, <а "промигрировать" по в такой участок далёкого крыла линии,откуда он сможет достичь поверхности "одним прыжком".
В итоге реальная зависимость оказывается существенно слабее, чем в монохроматич., диффузионном, случае:для доплеровского профиля обеих линий для лоренцевского -
При этом в полном потоке выходящих фотоноввклады центрального, "диффузионного", диапазона линии,и "прострельной" области её далёких крыльев,относятся соответственно как 1 : 1 в доплеровском и 1 : 3 в лоренцевскомслучаях. Т. о., уже в доплеровском случае П. и. носит существенно недиффузионный, <а в лоренцевском - и вовсе "антидиффузионный" характер. Это соответствуети характеру спада интенсивности линии в её крыльях - крутому в доплеровскомслучае и более пологому - в лоренцевском.
В условиях П. и. поток выходящих фотонов, <несмотря на большую оптич. толщину системы остаётся пропорциональным её объёму (а не поверхности) вплоть до стольбольших значений к-рым соответствует время выхода порядка ср. времени между двумя тушащими столкновениями (в рассматриваемомслучае очень редкими).

Лит.: Иванов В. В., Перенос излученияи спектры небесных тел, М., 1969; Долгинов А. 3., Гнедин Ю. Н., СилантьевН. А., Распространение и поляризация излучения в космической среде, М.,1979; Биберман Л. М., Воробьев В. С., Якубов И. Т., Кинетика неравновеснойнизкотемпературной плазмы, М., 1982; Абрамов В. А., Коган В. И., ЛисицаВ. С., Перенос излучения в плазме, в сб.: Вопросы теории плазмы, в. 12,под ред. М. <А. Леонтовича, Б. Б. Кадомцева, М., 1982; Ключарев А. Н., БезугловН. Н., Процессы возбуждения и ионизации атомов при поглощении света, Л.,1983.

В. И. Коган.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1988.