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24 Continuum transitions 241 Inelastic processes

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					                   2011年5月13日 nonLTEゼミ
                                吉永祐介




2.4 Continuum transitions
 2.4.1 Inelastic processes




                                    1
     Bound-free transitions
原子に束縛されていた電子が外部からの電磁波によって励起
され自由電子となる
水素と水素型(電子が1個のみ)イオンの吸収断面積は

                                Kramersの公式

              n : 主量子数
            Z : イオンの電荷
            : 無次元Gaunt factor

    で減少する(しきい値  以上の場合)
水素型でない場合、単純に   には依存せず他の電子の影響
を受ける
                                             2
LTEの場合、体積吸収係数は


             : 粒子密度




                      3
右図は吸収断面積を
表し ている
      のオーダー




 n の増加と共に増加しているが、(2.74) 式によれば減少してい
 くはず
 これは水素のイオン化しきい値が


 となり、   が   となるからである


                                     4
      Free-free transitions
自由電子が力を受け加速・減速する場合、電磁波を吸収・放射
する
Maxwellの速度分布が成り立っている場合      が成り立つ
吸収断面積は



               Z : イオンの電荷
             1・    : 電子・イオン密度
                   : Gaunt factor




                                    5
体積吸収係数は


これはLTEでなくても成り立つ

2.5.2の (2.93) 式で定義されるWien limit では吸収係数は



                    に比例
(2.94) 式で定義されるRayleigh-Jeans limit では吸収係数は


                      に比例

                                             6
2.4.2 Elastic processes




                          7
      Thomson scattering
電磁波が当たり振動した自由電子が同じ周波数の電磁波を放
射すること
電子1個当たりの吸収断面積は



対応する体積吸収係数は


 これらは光子と電子のエネルギーが低いときのみ適応できる




                              8
光子のエネルギーが高い場合は、 Compton 散乱となる

Compton 散乱
      散乱後に電磁波の波長が散乱前より長くなるような散乱
      光子のエネルギーの一部を電子が得る



電子のエネルギーが高い場合は、逆 Compton 散乱となる

逆 Compton 散乱
     Compton 散乱とは逆に電子のエネルギーの一部を光子
     が得る


                                 9
       Rayleigh scattering
光の波長よりも小さいサイズの粒子による散乱
吸収断面積は


      : 束縛されている電子の束縛エネルギー    より

中性水素の Ly α
     の依存性が空の青色や、夕焼けの赤色を作っている

水素原子の Rayleigh 散乱の体積吸収係数は

              : 水素原子の密度

                                  10
            Redistribution
Thomson 散乱と Rayleigh 散乱はコヒーレント

    光子は方向を変えられはするが、周波数は変わらない


温度が高い場合は、Thomson 散乱はコヒーレントではない

    電子の動きによりドップラーシフトが発生するから

    熱い星の大気や、コロナ中ではこれは重要になってくる

    このドップラーシフトが solar K corona のスペクトルから
    Fraunhofer 線を消してしまう
                                          11

				
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