辐射第一章.ppt

天体过理中的辐射过程中国科学技术大学林宣滨2014年9月第一章辐射转移教一楼208,63600461,******@,.&LIGHTMAN,.,1979,RadiativeProcessesinAstrophysics,NewYork:Wiley标准教材,虽有些地方过时PADMANABHAN,T.,2000,TheoreticalAstrophysics:Volume1:AstrophysicalProcesses,Cambridge:、短、简、棒:天体物理中各种物理过程介绍LONGAIR,.,1992,HighEnergyAstrophysics,:Particles,Photons,andtheirDetection,Cambridge:,处理大量高能天体物理过程SHU,.,1991,ThePhysicsofAstrophysics,,MillValley:UniversityScienceBooks辐射过程好的介绍,但遗漏某些重要过程Date2第一章电磁现象的基本规律绪论COWLEY,.,1995,AnIntroductiontoCosmochemistry,Cambridge:、分子过程:漂亮、,1973,射电天体物理,王绶琯,郭成克译,科学出版社射电天文好的介绍,同步辐射、逆Compton散射Chandrasekhar,S.,1960,Radiativetransfer,Dover,NewYork辐射转移过程LANG,.,1999,AstrophysicalFormulae,3rdedition,2Vols,Heidelberg:Springer收集上千个天体物理研究所用公式,给出原始文献Date3第一章电磁现象的基本规律绪论天体物理中的辐射过程研究意义天文学包括天体物理学都是基于观测的科学。我们对宇宙的认识,首先是通过对各种宇宙天体的观测而得到的。观测接收到的宇宙信息,主要来自天体发出的电磁波辐射。虽然许多天体还可以发出高能粒子辐射甚至引力波辐射,但前者不仅数量极少,而且极难捕捉;而后者尽管人们已付出巨大的努力,但至今仍未得到任何有意义的观测结果。因此,天体的电磁波辐射仍然是我们获取宇宙信息的主要来源。电磁辐射实质上携带了建立现代天体物理学的全部信息。对各类天体性质、结构和演化的了解,几乎完全依赖于由辐射所带来的信息。2020/8/34电动力学绪论天体物理中的辐射过程综述作为观测者,感兴趣的是那些能产生电磁波并传播能量至无穷远处的机制。带电粒子静止或作匀速运动所产生的电磁场(固有场),能流,所以没有能量辐射出去。只有作加速运动的粒子才能产生辐射。在天体物理的环境下,有两类基本过程,产生辐射损失。带电粒子加速运动通过其它带电粒子库仑场的作用-韧致辐射或自由-自由过程发射。粒子间库仑力的作用,使带电粒子获得加速度,从而产生辐射。Date5第一章电磁现象的基本规律绪论带电粒子在磁场中的运动-回旋辐射、同步辐射、pton散射(pton散射)。相对论电子在辐射场中穿行,pton散射,使得电子能量减小,光子能量增大,pton辐射),是X、γ射线天文学的基本过程。在以上情况下,产生的是连续辐射过程,绝大部分可基于Maxwell方程组的经典辐射场理论处理。由于这些过程的随机性质-非相干辐射场。Date6第一章电磁现象的基本规律绪论原子、分子或离子的跃迁辐射谱线或连续谱发射。因为辐射跃迁的随机性,很少有位相或偏振的相干性。由于天体辐射源相干性的缺乏,半经典理论处理:粒子运动量子化,经典辐射场。研究内容主要研究这些基本辐射过程(理论和实际应用)及一些相关现象如电磁波在Plasma中传播的Plasma效应。辐射转移方程:观测者所接收的辐射,是由天体内部发射机制及辐射由内向外传播时,与天体的物质及介质相互作用结果。即辐射-物质相互作用、能量交换的过程。Date7第一章电磁现象的基本规律绪论研究方法除跃迁辐射须用量子理论外,其它各种过程均可据经典理论给出简单、有效且直观的描述,但经典理论有一定的适用条件。经典描述适用:辐射粒子德波络意波长远小于系统的特征尺度或粒子位置的不确定性须远小于问题的特征尺度。其中为系统特征尺度(相互作用有效半径或辐射波长)。即辐射的能量为粒子能量的极小一部分或粒子的主量子数变化小。Date8第一章电磁现象的基本规律第一章辐射转移§,描述辐射场的基本物理量电磁波谱人们通过实验发现了不同频率和波长的电磁波(棱