1626435900-2be340c6a244b99156a9dca9d508df44 (844337), страница 88
Текст из файла (страница 88)
Так для линии На при Т=10"К с помощью (38.49) н (38.33), (38.38) полУчаем (ПРийиман 0 — йо)' Л! = 10" 1О" ! 0" 1О" см й (М, Т) = 0,78 0,55 0,32 0,09 Таблица 86 для выбранных значений 5! Лает Й(Ф, Т)=0,8! 0,56 0,31 0,07 Наибольшее расхождение имеет место при И=10", что связано с пренебрежением членом пр,' в 8 при численных расчетах. Напомним, что в формулах (38.49), (38.33) вклад сильных столкновений учитывается (хотя и весьма приближен о). линии, не показанные на рис. 37 — 54, описываются асимптотической формулой ~ 38! Рп4иеение СПЕКТРА В ПЛАЗМЕ 53! линий ВОЛОРОЛНОГО Таблица 86 Колбу и Шону 73 по Гриму, Фактор !7(и, 4 10' 0,5 1О' 0,5.
10' 10' 2.10' 10' 2 10* 4-!О' н ОЭ 1О" 10н 1О" 10" 10" 10" 10'4 10" 1034 !0" 10н 10" 10" 1О'4 10" 10'4 1О" 1044 1О" 10'4 10" !Оп 10'4 1,50 1,34 1,17 1 01 0,85 0,68 0,52 0,35 1,79 1,56 1,32 1,08 0,84 0,61 0,38 2,11 2,01 1,45 0,88 0,60 0,32 1,05 0,93 0,82 0,70 0,59 0,47 0,35 0,24 0,12 1,37 1,20 1,03 0,87 0,70 0,53 0,36 0,20 1,93 1,54 1,14 0,74 0,55 0,35 0,79 О. 71 0,63 0,54 0,46 0,38 0,30 0,22 0,14 1,04 0,92 0,80 0,68 0,57 0,45 0,33 0,21 1,45 1,17 0,89 0,61 0,47 0,33 0,60 0,54 0,48 0,42 0,36 0,30 0,25 0,19 0,13 0,79 0,70 0,62 0,53 0,45 0,37 0,28 0,20 1,09 0,89 0,69 0,49 0,39 0,29 1,39 1,21 1,04 0,86 0,69 0,51 0,34 0,17 2,17 1,87 1,57 1,27 0,97 0,67 0,37 4,30 3,31 2,29 1,26 0,74 1,05 0,93 0,81 0,68 0,56 0,44 0,31 0,19 0,07 1,66 1,45 1,24 1,03 0,81 0,60 0,39 3,29 2,56 1,83 1,11 0,74 0,38 0,80 0,71 0,62 0,54 0,45 0,36 0,27 О,!9 0,10 1,27 1,12 0,97 0,82 0,67 0,52 0,37 2,47 1,96 1,45 0,94 0,68 0,42 0,60 0,54 0,48 0,42 0,35 0,29 0,23 0,17 0,11 0,96 0,85 0,75 0,64 0,54 0,43 0,32 1,86 1,50 1,14 0,77 0,59 0,41 аозт тт л ю ж ж ы го л лт м Рис.
55. Сопоставление различных приближений при расчете контура Ь,. Совместное уширение электронами и ионами. Р л Юйв/ вр т?05 трет 4Ч5 дар т~~Ю Рис. 56. Сопоставление различных приближений при расчете контура Пр й 38) тшитвнии линий водогодного спвкттл в плазмв 533 Выше (см. формулу (38.44)) уже было показано, что уширение электронами весьма существенно сказывается на крыле линии. Электроны оказывают заметное влияние и на центральную часть контура линии.
Особенно велико это влияние для линий, имеющих несмещенную штарковскую компоненту. В качестве примерз иа рис. 55 ') приводятся контуры линии Е„, вычисленные с учетом -тг7в ~- ада й,-Жт -Длт и лт лт лт .ва лт др ж аИ,Ф Рис. 57. Сравнение расчетного и вкспериментального контуров линии гтв.
совместного уширяющего действия электронов и ионов, а также хольцмарковский контур, обязанный одним ионам. Лля линий, не имеющих несмещенной штарковской компоненты, таких как Н, гтм ..., роль электронов в образовании центральной части контура несколько меньше (рис. 56). Тем не менее и в этом случае контуры линий, полученных при учете уширения одними ионами и при учеге совместного действия электронов и ионов, существенно различны. Если пренебречь уширяющим действием электронов, то ') Рис. 55, 56 взяты из цитированной выше работы Грима, Колба и Шепа, УП!ИРВИНЕ СПЕКТРЛЛЬНЫХ ЛИНИЙ 534 [Гл. х низ ~ения концентрации заряженных частиц А(, определенные по щи.
рине и по крылу линии (совмещением рассчитанного контура с наблюдаемым), отличаются примерно в 2 раза. Если же вычисление контура проводится с учетом совместного действия электронов и ионов, то оба значения А7 практически совпадают. На рис. 57, 58 приводится расчетные графики и наблюдаемые контуры линий Н„, НЗ'). ББББББББ1Б 10 Б Б 0 0 Б 10 1БЮББЛУББ 010101га70 Б 0 г 0 г Б Б 0 ЛР1Б101БЛБ Рнс.
58. Сравнение расчетного (.....) н экспериментального контуров линий Вм Оз. Как видно из этих рисунков, наблюдаемые и расчетные контуры очень близки. Всюду, за исключением небольшой области частот вблизи ю„ различия между расчетными и наблюдаемыми контурами лежат в пределах точности эксперимента. Что касается центральной части, то здесь расхождение вполне естественно, так как при вычислении контуров не принималось во внимание допплеровское уши- ') На рис.
57 наблюдаемый контур взят из работы: Р. Воде и, Х. Рйуу 149, 62 (1957). На рнс, 58 использованы данные В. Ф. К и т а е в о й. Н. Н. Соболе в а, 7(окл. АН СССР 187, 92, 196!. ф 39] вшивания линий неводогодоподоиных спектгое В плазме 535 рение. Для линии Н, не имеющей центральной компоненты, допплеровское уширение приводит, очевидно, к увеличению интенсивности 7]о1,) в центре линии. Для линии Н„, наоборот, — значение !]ге„) уменьшается. При увеличении Т и уменьшении ДГ роль допплеровского уширения возрастает.
В частности, для М, значительно меньших тех минимальных, которые приводятся на рис. 37 — 54, центральная часть определяется в основном допплер-эффектом, Контур линии НЗ на рис. 58 немного асимметричен, Эта асимметрия может быть связана с квадратичным штарк-эффектом. Отношение поправок первого и второго приближений теории возмущений к энергии атома водорода имеет порядок величины ДЕн' 1 е 24! ]т 1' ЬЕгм л' Да, и'],а,) Нетрудно видеть, что для начальных членов серии Бальмера эффекты, пропорциональные 4", проявляются только при малых значениЯх те, поРЯдка а,л', т.
е. пРи Й Ои Легко также показать, что при этих же значениях Й, т, е. при тт' а,п', может оказаться существенной неоднородность поля. Для столкновений 9>9, неоднородностью поля можно пренебречь. 9 39. Уширение линий неводородоподобных спектров в плазме 1. Предварительные оценки. Спектральные линии неводородоподобных атомов в присутствии постоянного и однородного электрического поля испытывают смещение ]а тзкже расщепление), пропорциональное 8*,— квадрзтичный штарк-эффект. Предположим, что поле 8= —,, создаваемое зарядом ]е, мало меняется на протяжении Я2 атома ]это справедливо для достаточно больших значений Й). Тогда в выражении ]36.5) для сдвига частоты осциллятора л =4 и к =С,тс 4, Оценим величины параметров й, !уширение электронами) и Ьг ]уши- рение ионами) Ь,=%Я вЂ” ), Ь,.=Д]( — ", — ). ]39.1) Константы квадратичного штарк-эффекта С„как правило, имеют порядок величины 10 '* — 1О ы см']тек, хотя встречаются и значения С,(!О ~' и С,.
1О "— 1О "еле']сек, Подставляя С,=10 — 10 "слт",сек в ]39.1) и принимая о, =5 10' еле']сек, ог= =2 10' сл]сек, получаем Ь = 3 ]1О "—: 1О ") М, Ь. = 0,75 ]10-" —: 1О-") Ф, При не очень больших значениях конпентрации заряженных частиц %<10" Ь,((1, Ь,((1 и, следовательно, и электроны и ионы создают ударное уширение. 536 УШИРЕНИЕ СПЕКТРАЛЬНЫХ ЛИНИЙ [гл. х Согласно (36.33) уо ст,сгзо'. Таким образом, основную роль в уширении линии играют электроны. Взаимодействие с ионами лишь немного увеличивает ударную ширину и сдвиг линии — примерно з 1 на 15% — 20%, так как М' =( — ) 5 —: 6. Поскольку игл);)* нзправление сдвига линии одинаково для ионов и электронов.
гл, а' адаг а аг ат а ат аг ат а аг аггл,л аг аг ат а аг аг аг ат а ат аг аул,л аг аг ащ а аг аг аг г„,г ат б/ Рнс. 59. Контуры спектральных линий резкой (а) и диффузной(б) серий Ыа. Для линий с большими значениями константы квадратичного штарк-эффекта С, возможно появление статистического крыла, создаваемого ионами. *Статистическое крыло располагается с одной сто- 9 39) Ршитение линий неВОДОРОдоподовных спектРОВ В плАзме 537 роны от ядра линии, а именно с коротковолновой (если С,)0) или длинноволновой (если С,(0).
Это крыло должно быть расположено с,»' в области ໠— и» >) ьс = —,. Нетрудно видеть, что эта область о Сч, частот вполне доступна наблюдению. Например, для уширения линии Мд 5528 А (3'Р,— 4'О,) ионами Н+ при Т=5000'К С, = 5 1О "смо)сек, о1 = 10' см)сек и ос = 10" сек Л» АЛ»р — — 42 =1,75 А сс 2пс Асимметрия спектральных линий с большими значениями С„ обусловленная наличием статистического крыла, неоднократно наблюдалась. В качестве примера на рис. 59 приводятся контуры ряда линий резкой и диффузной серии На в условиях дугового разряда Т= 5000'К, А!=3 1О" см ").
Этим линиям соответствуют следующие значения констант С, и параметров ВО Ьа: Х, Д С„см»1сек а! 41, сок ' а 5ЛГР Дмп 4751,8 5153,4 б!60,7 4982,8 5688,2 8194,8 38 10 " 12,5.10 " 36.10 'о 41 !ОРМ 8,2 10 '* 11 1О б 5.10-» 2 !.1О-» 6 2.10- ° 0 7 0 15 12.10-» 1 1,10»» 1 5,10»» 2 4,10»» 4 6,10»о 83,10»о 1 6 10»» 1,5 2,75 0,47 0,9 2,6 Тогда с [ 1» =/, о (с)»с — а — — о ( Р—,') о, [»о») 2~/ В„',(м — м,) !„а о» вЂ” о», ( У(ю) с(гв = ~' . ))7 ) ')~ —,)»4ю. (39.5) а 2'~/ Воа(м — о»о) В ) ') В. Китаева, И. Соболев, Оптика и спектроскопии 1, 302, 1956.
Как видно из рис. 59, асимметрия контура максимальна для линии 4982,8А, которой соответствуют наибольшие значения константы С, и параметра Дг Контур линии 6160,7А (С, = 36 1О ", Ь! 0,006) симметричен. При больших значениях С, и А! может реализоваться условие Ь! > 1, Это условие означает, что ионы создают статистическое уширение, причем это уширение обязано совместному воздействию на атом большого числа ионов. В полной аналогии с (38.4), (38.5) вто уширение определяется функцией распределения )5»(б»).
положим (39.2) 1 (39.3) [гл, х УШНРЕНИЕ СПЕКТРАЛЬНЫХ ЛИНИЙ 538 Ширина линии, уширенной в соответствии с (39.5), примерно равна а Аш = С, (2,6) ' № . (39.6) При больших значениях ш — ш, из (39 5) и (38.8] следует е 1 е 1(ш) = ' 2 ' АГ(ш — ше) ' ~' I,З (Са)„'ч, (39.7) т. е. формула (36.38) бинарного приближения.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
