‍ 🔹منابع اصلی کدری (قسمت دوم)(قسمت پایانی)

▫️جذب آزاد-آزاد (Free-Free absorption): نمونه ای از فرآیند پراکندگی است (که در شکل موجود در تصویر نشان داده شده است) و زمانی اتفاق می افتد که یک الکترون آزاد، که در مجاورت یک یون قرار گرفته است، فوتونی را جذب کند. در نتیجه ی این فرآیند، سرعت الکترون افزایش می یابد. در این روند، حضور یک یون مجاور برای حفظ انرژی و تکانه، ضروری است. از آن جا که این ساز و کار می تواند برای دامنه ی پیوسته ای از طول موج ها رخ دهد، کدری آزاد-آزاد، عامل دیگری برای کدری پیوستار محسوب می شود.

همچنین گاهی ممکن است الکترونی که از نزدیکی یک یون عبور می کند با گسیل فوتون، دچار افت انرژی و در نتیجه کاهش سرعت شود. این فرآیند در گسیل آزاد-آزاد به تابش ترمزی (braking radiation) معروف است.

▫️پراکندگی الکترون (Electron scattering): همان طور که از نام این فرآیند مشخص است، یک الکترون آزاد می تواند در فرآیندی موسوم به پراکندگی تامسون، یک فوتون را پراکنده کند (و نه جذب) کند. در این فرآیند، الکترون در میدان الکترومغناطیسی فوتون، به نوسان در می آید اما چون الکترون بسیار کوچک است، هدف کوچکی برای فوتون تابشی خواهد بود و این یعنی وجود یک سطح مقطع بسیار بسیار کوچک. سطح مقطع پراکندگی تامسون، برای همه فوتون ها و مستقل از طول موجشان به شکل معادله موجود در تصویر است.

این مقدار سطح مقطع، دو میلیارد بار کوچکتر از سطح مقطع فوتو یونش هیدروژن، σbf است. اندازه ی کوچک سطح مقطع تامسون به این معنا است که زمانی که چگالی چگالی الکترون و در نتیجه دما بسیار زیاد باشد، پراکندگی الکترون به موثرترین عامل کدری بدل می شود. در جو ستاره های بسیار داغ (و داخل تمام ستارگان)، یعنی جایی که اغلب گاز ها به طور کامل یونیده شده اند، سایر منابع کدری (که شامل الکترون های مقید می شوند) بی تاثیر می شوند. در این محدوده های دمایی بالا، کدری حاصل از پراکندگی الکترون κes، کدری پیوستار غالب می شود.

گاهی ممکن است که الکترونی که تقید ناچیزی به هسته اتم دارد (و اصطلاحا به آن الکترون هادی یا ظرفیت هم گفته می شود) فوتونی را پراکنده کند. در این صورت اگر طول موج فوتون خیلی کوچکتر از قطر اتم باشد، به آن پراکندگی کامپتون و در صورتی که خیلی بزرگتر از اتم باشد، به آن پراکندگی ریلی می گویند. در مورد پراکندگی کامپتون، تغییر در طول موج و انرژی فوتون پراکنده شده، بسیار ناچیز است پس در بسیاری از موارد می توان آن را با پراکندگی تامسون تلفیق کرد. از طرف دیگر سطح مقطع پراکندگی ریلی، کوچکتر از سطح مقطع تامسون است و با افزایش طول موج فوتون با ضریب λ^-4 کاهش می یابد. پس پراکندگی ریلی را می توان در اغلب جو های ستاره ای نادیده گرفت. اثر این پراکندگی تنها در طول موج های فرابنفش و برای پوشش های بسیار گسترده ی ستاره های ابر غول یا ستاره های سرد رشته اصلی، تاثیر گذار است. همچنین اثر پراکندگی ریلی در جو های سیاره ای هم عاملی موثر است و رنگ آسمان سیاره ها را تعیین می کند. از دیگر نتایج پراکندگی فوتون ها می توان به سرخ شدگی نور ستاره ها، هنگام عبورشان از میان غبار های بین ستاره ای اشاره کرد.

🔺منبع: کتاب مقدمه ای بر اخترفیزیک نوین "بردلی کارول - دیل اوستلی"

🆔@physics3p

Quantum Physics

Forwarded from عکس نگار

‍ 🔹منابع اصلی کدری (قسمت دوم)(قسمت پایانی)

▫️جذب آزاد-آزاد (Free-Free absorption): نمونه ای از فرآیند پراکندگی است (که در شکل موجود در تصویر نشان داده شده است) و زمانی اتفاق می افتد که یک الکترون آزاد، که در مجاورت یک یون قرار گرفته است، فوتونی را جذب کند. در نتیجه ی این فرآیند، سرعت الکترون افزایش می یابد. در این روند، حضور یک یون مجاور برای حفظ انرژی و تکانه، ضروری است. از آن جا که این ساز و کار می تواند برای دامنه ی پیوسته ای از طول موج ها رخ دهد، کدری آزاد-آزاد، عامل دیگری برای کدری پیوستار محسوب می شود.

همچنین گاهی ممکن است الکترونی که از نزدیکی یک یون عبور می کند با گسیل فوتون، دچار افت انرژی و در نتیجه کاهش سرعت شود. این فرآیند در گسیل آزاد-آزاد به تابش ترمزی (braking radiation) معروف است.

▫️پراکندگی الکترون (Electron scattering): همان طور که از نام این فرآیند مشخص است، یک الکترون آزاد می تواند در فرآیندی موسوم به پراکندگی تامسون، یک فوتون را پراکنده کند (و نه جذب) کند. در این فرآیند، الکترون در میدان الکترومغناطیسی فوتون، به نوسان در می آید اما چون الکترون بسیار کوچک است، هدف کوچکی برای فوتون تابشی خواهد بود و این یعنی وجود یک سطح مقطع بسیار بسیار کوچک. سطح مقطع پراکندگی تامسون، برای همه فوتون ها و مستقل از طول موجشان به شکل معادله موجود در تصویر است.

این مقدار سطح مقطع، دو میلیارد بار کوچکتر از سطح مقطع فوتو یونش هیدروژن، σbf است. اندازه ی کوچک سطح مقطع تامسون به این معنا است که زمانی که چگالی چگالی الکترون و در نتیجه دما بسیار زیاد باشد، پراکندگی الکترون به موثرترین عامل کدری بدل می شود. در جو ستاره های بسیار داغ (و داخل تمام ستارگان)، یعنی جایی که اغلب گاز ها به طور کامل یونیده شده اند، سایر منابع کدری (که شامل الکترون های مقید می شوند) بی تاثیر می شوند. در این محدوده های دمایی بالا، کدری حاصل از پراکندگی الکترون κes، کدری پیوستار غالب می شود.

گاهی ممکن است که الکترونی که تقید ناچیزی به هسته اتم دارد (و اصطلاحا به آن الکترون هادی یا ظرفیت هم گفته می شود) فوتونی را پراکنده کند. در این صورت اگر طول موج فوتون خیلی کوچکتر از قطر اتم باشد، به آن پراکندگی کامپتون و در صورتی که خیلی بزرگتر از اتم باشد، به آن پراکندگی ریلی می گویند. در مورد پراکندگی کامپتون، تغییر در طول موج و انرژی فوتون پراکنده شده، بسیار ناچیز است پس در بسیاری از موارد می توان آن را با پراکندگی تامسون تلفیق کرد. از طرف دیگر سطح مقطع پراکندگی ریلی، کوچکتر از سطح مقطع تامسون است و با افزایش طول موج فوتون با ضریب λ^-4 کاهش می یابد. پس پراکندگی ریلی را می توان در اغلب جو های ستاره ای نادیده گرفت. اثر این پراکندگی تنها در طول موج های فرابنفش و برای پوشش های بسیار گسترده ی ستاره های ابر غول یا ستاره های سرد رشته اصلی، تاثیر گذار است. همچنین اثر پراکندگی ریلی در جو های سیاره ای هم عاملی موثر است و رنگ آسمان سیاره ها را تعیین می کند. از دیگر نتایج پراکندگی فوتون ها می توان به سرخ شدگی نور ستاره ها، هنگام عبورشان از میان غبار های بین ستاره ای اشاره کرد.

🔺منبع: کتاب مقدمه ای بر اخترفیزیک نوین "بردلی کارول - دیل اوستلی"

🆔@physics3p

hottg.com/physics3p/4079

4.4K viewsAlireza AZ, Sep 14, 2022 at 14:58