Физика полностью ионизованного газа - Спитцер Л.
Скачать (прямая ссылка):
Согласно равенству (5.63), поперечное сечение радиационного захвата электрона протоном очень мало по сравнению с геометрическим поперечным сечением атома водорода и равно лишь 2,1 • IO-21 см2 для захвата электрона с энергией 1 эв на основной уровень. В противоположнрсть этому поперечное сечение ионизации нейтрального атома быстрым электроном намного больше и составляет приблизительно IO-16 см2 для электрона с энергией 100 эв, налетающего на атом водорода. Уточненные теоретические величины поперечных сечений столкновений приведены в полном обзорном труде Месси и Бархопа [25], где можно найти также подробные данные о разнообразных процессах, включая возбуждение, ионизацию, нейтрализацию, рекомбинацию и диссоциацию атомов и молекул; все эти вопросы выходят, очевидно, за рамки настоящей книги.
в. Синхротроннеє излучение. При вращении заряженной частицы в магнитном поле происходит излучение на всех гармониках циклотронной частоты. Так как это излучение было обнаружено в синхротроне, его обычно называют синхротронным излучением. Более раннее исследование Швингера [32] было обобщено Трубниковым [37], который принял во внимание
198
Глава 5
движение вдоль В. Если обозначить через р±и Plj соответственно W1Jc и а>ц/с, то е«„ (0) — мощность, излученная на п-й гармонике в единицу телесного угла в направлении, составляющем угол 0 с магнитным полем В, дается выражением
t AJft-PV w
' 2тсс(1 — P11 cos В) Л
x{(7;j” ) Л (у Sin 0) + Jn (У Sin 6) J. (5.70)
Здесь Юс — угловая циклотронная частота для массы покоя, Jn — функция Бесселя порядка п, P2 равно сумме Pj_ и Pb, а
У = — CtosT- <5'7|>
Угловая частота излучения ю, испускаемого в этом направлении, дается формулой
ш -Г)'А . (5.72)
Как показал Швингер, полная энергия излучения, по всем направлениям и на всех п, определяется выражением
2е2 1 (ds\* . <Л_15 B2P21
tS — зс» (і _ p2)s \~dt) 1>59 • 10 і _р2 эрг/сек.
(5.73)
При сверхрелятивистских скоростях излучение имеет максимум интенсивности на гармонике с п, приблизительно равным Pj_(l — P2) “Ч а затем при ббльших п резко спадает. Интенсивность испускаемого излучения для двух направлений поляризации была получена в этом случае Вестфольдом [38]. В плазме с умеренной температурой нужно учитывать поглощение; если распределение по скоростям максвелловское, то испускаемое излучение не может превосходить излучения черного тела при этой кинетической температуре.
Столкновения заряженных частиц
199
ЛИТЕРАТУРА
1. Bates D. R., Phys. Rev., 77, 718 (1950), Phys. Rev., 78, 492 (1950).
2. В a t е s D. R., Kingston A. E., Nature, 189, 652
(1961).
3. Bethe Н. A., Salpeter Е. E., Handbuch der Physik, XXXV, See. 4, 1957.
4. Брагинский С. И., ЖЭТФ, 33, 459 (1957).
5. Chandrasekhar S., Astrophys. Journ., 93, 285 (1941).
6. Chandrasekhar S., Principles of Stellar Dynamics, Chicago, 1942, Ch. 2 and Sec. 5.6. (Имеется перевод: С. Чандрасекар, Принципы звездной динамики, ИЛ, 1948.)
7. Chandrasekhar S., Astrophys. Journ., 97, 255 (1943).
8. Chapmari S., Cowling T. G., The Mathematical Theory of Non-Uniform Gases, Cambridge, 1953. (Имеется перевод: С. Чепмен и Т. К а у л и н г, Математическая теория неоднородных газов, ИЛ, 1960.)
9. Cohen R. S., Spitzer L., Routly P. McR., Phys. Rev.,
80, 230 (1950). (Имеется перевод в сборнике: «Проблемы современной физики», № 2, ИЛ, 1956, стр. 54.)
10. Cowling Т. G., Proc. Roy. Soc., А183, 453 (1945).
11. D’Angelo N., Phys. Rev., 121, 505—507 (1961).
12. Dreicer H., Phys. Rev., 117, 329 (1960).
13. ElwertG., Zs. Naturforsch, ЗА, 477 (1948).
14. deGroot S. R., Thermodynamics of Irreversible Processes, New York —London, 1961, Ch. VIII. (Имеется перевод с первого издания: де Гроот, Термодинамика необратимых процессов, М.—Л., 1956.)
15. GreeneJ., Astrophys. Joum., 130, 693 (1959).
16. Heitler W., Quantum Theory of Radiation, Oxford, 1953. (Имеется перевод: В. Г а й т л e p, Квантовая теория излучения, ИЛ, 1956.)
17. Hinnov E., Hirschberg J. G., Phys. Rev., 125, 795
(1962).
18. К a u f m a n А., La ThGorie des Gas Neutres et IonizSs, Paris, I960, р. 319.
19. Kranzer Н. С., Phys. Fluids, 4, 214 (1960).
200
Глава 5
20. Landshoff R., Phys. Rev., 76, 904 (1949). (Имеется перевод в сборнике: «Проблемы современной физики», № 2, ИЛ, 1956, стр. 44); Phys. Rev., 82, 442 (1951).
21. L і n S., R е s 1 е г Е. L., К a n t г о w і t z A., Journ. Appl. Phys., 26, 95 (1955).
22. Longmire С., Rosenbluth М, Phys. Rev., 103, 507 (1956).
23. Maecker H., Peters Th., Schenck H., Zs. Physik, 140, 119 (1955).
24. Marshak R., Ann. N. Y. Acad. Science, 41, 49 (1941).
25. Massey H. S. W., Burhop E. H., Electronic and Ionic Impact Phenomena, Oxford, 1952, p. 88. (Имеется перевод: Г. M e с с и, Е. Б а р х о п, Электронные и ионные столкновения, ИЛ, 1958.)
26. Oster L., Zs. Astrophys., 47, 169 (1959).
27. Pines D., Bohm D., Phys. Rev., 85, 338 (1952). (Имеется перевод в сборнике: «Проблемы современной физики», Ns 11, ИЛ, 1952, стр. 130.)
