Пленение излучения. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Пленение излучения - задержка выхода фотонов из оптически толстой системы, обусловленная многократностью актов их поглощения и последующего переизлучения атомами среды.
П. и. относится прежде всего к т. и. резонансным фотонам, частота к-рых совпадает с частотой фотонов, испускаемых при излучательных переходах возбуждённых атомов на наиб. населённый (часто наинизший) энергетич. уровень. С др. стороны, многократное поглощенпе-переизлучение "одного и того же" фотона (более строго - радиац. перенос возбуждения) может реализоваться лишь при слабом тушении переносимых возбуждений, что ограничивает сверху допустимую 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 длительное по сравнению с пролётным временем "застревание фотона" в атоме, грубо выражаемое неравенством

Здесь

- радиац. время жизни атома,

- макс. коэф. поглощения резонансного излучения с длиной волны

в среде невозбуждённых атомов с плотностью п₀, с - скорость света. В этих же обозначениях условие большой оптич. толщины системы имеет вид

где L - 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 на расстояние L.
Конкретный вид зависимости

определяется двумя физ. факторами: а) уширением спектральной линии, прежде всего 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 случае пленения реальной, уширенной линии, а именно в случае недостаточно большого значения

(напр., в рентг. диапазоне

), когда переизлучающий атом не успевает "забыть" детали своего предшествующего радиац. возбуждения и благодаря этому поддерживает приближённую монохроматичность (

) "рассеяния" фотона.
Более типична, однако, противоположная ситуация, когда уширение линии [зависимость

содержащая и далёкие крылья] сочетается с практически полным перераспределением по частоте в акте переизлучения (полное "забывание" возбуждённым атомом своей предыстории). Анализ П. и. для этого важнейшего случая впервые был дан в 1947 независимо Л. М. Биберманом и Т. Холстейном (Th. Holstein).
И уширение, и перераспределение частоты приводят 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) ширины Г 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 перераспределения по частоте, приводящее к практич. одинаковости профилей линий поглощения и переизлучения, создаёт такую ситуацию, когда в результирующем потоке фотонов, выходящих в единицу времени за пределы системы, преобладают не наиболее многочисленные (но и наиболее сильно поглощаемые) фотоны из центра линии

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 поверхность более 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 фотонов вклады центрального, "диффузионного", диапазона линии,

и "прострельной" области её далёких крыльев,

относятся соответственно как 1 : 1 в доплеровском и 1 : 3 в лоренцевском случаях. Т. о., уже в доплеровском случае П. и. носит существенно недиффузионный, а в лоренцевском - и вовсе "антидиффузионный" характер. Это соответствует и характеру спада интенсивности линии в её крыльях - крутому в доплеровском случае 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 столь больших значений

к-рым соответствует время выхода

порядка ср. времени между двумя тушащими столкновениями (в рассматриваемом случае очень редкими).

Знаете ли Вы, в чем ложность понятия "физический вакуум"?

Физический вакуум - понятие релятивистской квантовой физики, под ним там понимают низшее (основное) энергетическое состояние квантованного поля, обладающее нулевыми импульсом, моментом импульса и другими квантовыми числами. Физическим вакуумом релятивистские теоретики называют полностью лишённое вещества пространство, заполненное неизмеряемым, а значит, лишь воображаемым полем. Такое состояние по мнению релятивистов не является абсолютной пустотой, но пространством, заполненным некими фантомными (виртуальными) частицами. Релятивистская квантовая теория поля утверждает, что, в согласии с принципом неопределённости Гейзенберга, в физическом вакууме постоянно рождаются и исчезают виртуальные, то есть кажущиеся (кому кажущиеся?), частицы: происходят так называемые нулевые колебания полей. Виртуальные частицы физического вакуума, а следовательно, он сам, по определению не имеют системы отсчета, так как в противном случае нарушался бы принцип относительности Эйнштейна, на котором основывается теория относительности (то есть стала бы возможной абсолютная система измерения с отсчетом от частиц физического вакуума, что в свою очередь однозначно опровергло бы принцип относительности, на котором постороена СТО). Таким образом, физический вакуум и его частицы не есть элементы физического мира, но лишь элементы теории относительности, которые существуют не в реальном мире, но лишь в релятивистских формулах, нарушая при этом принцип причинности (возникают и исчезают беспричинно), принцип объективности (виртуальные частицы можно считать в зависимсоти от желания теоретика либо существующими, либо не существующими), принцип фактической измеримости (не наблюдаемы, не имеют своей ИСО).

Когда тот или иной физик использует понятие "физический вакуум", он либо не понимает абсурдности этого термина, либо лукавит, являясь скрытым или явным приверженцем релятивистской идеологии.

Понять абсурдность этого понятия легче всего обратившись к истокам его возникновения. Рождено оно было Полем Дираком в 1930-х, когда стало ясно, что отрицание эфира в чистом виде, как это делал великий математик, но посредственный физик Анри Пуанкаре, уже нельзя. Слишком много фактов противоречит этому.

Для защиты релятивизма Поль Дирак ввел афизическое и алогичное понятие отрицательной энергии, а затем и существование "моря" двух компенсирующих друг друга энергий в вакууме - положительной и отрицательной, а также "моря" компенсирующих друг друга частиц - виртуальных (то есть кажущихся) электронов и позитронов в вакууме.

Однако такая постановка является внутренне противоречивой (виртуальные частицы ненаблюдаемы и их по произволу можно считать в одном случае отсутствующими, а в другом - присутствующими) и противоречащей релятивизму (то есть отрицанию эфира, так как при наличии таких частиц в вакууме релятивизм уже просто невозможен). Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.

РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА

Глоссарий по физике

Пленение излучения

Литература по пленению излучения