2.4 Continuum transitions Inelastic processes

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1 2.4 Continuum transitions 2.4.1 Inelastic processes
2011年5月13日　nonLTEゼミ 吉永祐介 2.4 Continuum transitions Inelastic processes

2 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

3 LTEの場合、体積吸収係数は : 粒子密度

4 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

5 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

6 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

7 2.4.2 Elastic processes

8 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
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

9 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

10 : 束縛されている電子の束縛エネルギー より
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

11 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