天体物理05 辐射机制课件

1、第五，辐射机制，焦点：黑体辐射非热辐射能量传递方程，参考：天体物理学概论西辛天体发射机制有序，1，学习交换PPT，2，2，学习交换PPT，非热辐射：由不在热平衡的物体引起的辐射。电子的磁场辐射、同步辐射等热辐射：由处于热平衡状态的物体产生的辐射。3，交信PPT，热辐射的基尔霍夫定律，基尔霍夫定律：热辐射的辐射与物体吸收能力的比率(即与构成物体的物质无关)。光谱吸收系数的物体称为黑体。黑体发出的热辐射称为黑体辐射。单色反射通量，单色入射通量，4，学习AC PPT，黑体辐射定律，5，学习AC PPT，韦恩位移定律，6，学习AC PPT，回旋辐射同步辐射其他非热辐射，非热辐射，7，学习aa即使粒子的

2、速度恒定，也有向心加速度产生电磁辐射。相对论高能电子发出的辐射称为同步辐射。非相对论低能电子发出的辐射称为回旋加速器辐射。8，学习通信PPT，辐射和同步设计图，9，学习通信PPT，作为回旋运动的电子的速度增加，狭义相对论效应逐渐明显。这破坏了发射的等同性，指示发射光谱从线性光谱转换为连续光谱。相对论电子的辐射与低速摄影有明显的区别，因此被认为是一种新型的辐射，称为同步辐射。这种辐射是在同步加速器实验中首次发现的，因此相对论高能电子发射同步加速器辐射。非相对论性低能电子回旋加速器辐射。10，学习交流PPT，单个电子的辐射功率为，如果电子运动是各向同性分布，在方向上平均p，则每个电子的平均辐射功率

3、为：其中：在天体物理学中，同步辐射比同步辐射更重要。原因：a)极端相对论电子在许多重要的天体物理过程中普遍存在。b)同步辐射功率比同步辐射(倍)、同步辐射、发射功率、11、学习交流PPT、发射光谱、同步辐射、发射光谱、辐射是个别光谱、发射频率是。频率为组件的辐射功率如下。辐射实际上是因为几乎所有的能量都集中在基本频率上。例如：在电子的情况下，基本频率辐射占总辐射的90%以上。其中：是同步辐射的无量纲谱函数，12，学习交换PPT，曲率辐射，曲率辐射：相对论电子在强磁场中沿着弯曲磁力线移动时产生的辐射。天体的磁力线通常不是直线。因为强磁场，所以不能存在穿过磁力线的任何运动，带电粒子沿着磁力线运动。

4、磁场本身在弯曲状态下，相对论电子得到垂直加速度，发射电磁波。电子的瞬时运动类似于在磁场中沿圆形轨道运动的相对论电子，因此辐射运动类似于同步加速器加速度辐射。但是曲率辐射不同于同步辐射，因为它消耗电子平行磁场的动能，消耗电子垂直磁场的动能。13，学习交换PPT，(1)逆康普顿散射，其他非热辐射介绍，自由电子与光子的碰撞称为康普顿过程。自由电子远小于光子能量的Compton过程称为康普顿散射；相反，电子动能比光子能量大得多的Compton过程称为逆康普顿散射。康普顿散射使光子失去能量，电子获得动能。逆康普顿散射是极端相对论电子失去能量，光子获得能量。有人认为同步辐射是传播带的主辐射机制，逆康普顿散

5、射是高能光子的重要辐射机制。14，学习交换PPT，(1)逆康普顿散射，其他非热辐射介绍，自由运动的电子由离子库仑场的作用加速发射。，(2)制动发射与磁场弱的等离子体相比，旋转和同步辐射是等离子体冷却的主要因素。由于复制前后电子都是自由的，制动辐射也称为“自由”转移。15，学习交换PPT，(1)逆康普顿散射，其他非热辐射介绍，(2)制动辐射，(3)切伦科夫辐射，切伦科夫辐射的主要应用：高能宇宙线的特性检测。对于能量低的宇宙飞船粒子，可以直接使用核辐射探测器测量；对于高能射线，与检测介质的作用较低，不实用。更有效的探测方法是将整个地球大气作为探测的媒介，利用宇宙飞船与其作用的结果，反推高能宇宙飞船

6、的成分。真空中带电离子的均匀运动不会产生辐射。但是，在介质中以恒定速度运动的带电粒子，即使速度大于介质的光速，也会产生辐射。这种“光速”带电粒子的辐射过程称为切伦科夫辐射。那是1934年苏联物理学家切伦科夫在液体介质中首次发现的。16、学习交换PPT、高能宇宙线和大气核产生二次粒子；如果二次粒子能量足够高，可以生成下一代二次粒子。这种现象称为扩展的大气群集，是高能宇宙飞船探测的基础，其最终产物包括核粒子(如电子)和中性粒子(如光子和中子)。除了测量最终二次粒子的种类和数量外，研究高能宇宙飞船的另一种方法是测量群集产生的带电粒子在大气或水中产生的切伦科夫辐射。17，学习交换PPT，逆康普顿散射，

7、制动科普辐射，曲率辐射，同步辐射，旋转辐射，黑体辐射，这些辐射的产生机制分别是什么？辐射的特征(辐射功率、辐射光谱等)是什么？天体物理学要做的事：通过我们观测到的辐射推进天体的物理状态。辐射机制对天体物理学的重要性，其他，18，学习通信PPT，辐射机制应用实例：巨蟹座星云，19，学习通信PPT，从宋仁宗开始，一年5月巡逻艇(公元1054年7月4日)，约英石(上午4点)这位旅客真是不速之客，来了就不肯离开。“白天看起来像太白了”“凡23日看”。23天，白天也能看到。这特殊的星星，黎明时，柯兴的光芒没有减少，继续变得更亮，“太白金星之类的海角星星。643天后，星星不见了。在过去的两年里，四川感特工

8、们仔细观察了这一点，记录了星星的位置、颜色和亮度变化。这些细节大部分已经丢失，但仅是流传下来的记录就引起了后人的感叹。20，学习交流PPT，蟹状星云在6300光年，长角420“288”，可以求出它的实际大小：8.8光年12.8光年，21，学习交流PPT，这些纤维结构实际上是气体比较稠密的部分。通过光谱分析，这种气体的电子密度约为每立方厘米1000个。所有纤维的质量加起来大约有0.63.0个太阳质量。蟹状星云的纤维结构，纤维间的大空间，物质密度极小，总质量加起来，地球质量只有0.0001个，完全可以忽略。22.学AC PPT，用黑体辐射匹配蟹状星云的辐射光谱，其温度高达50万度，这是难以置信的。

9、蟹状星云的辐射机制，1953年，苏联天文学家斯库罗夫斯基提出，蟹状星云的电磁辐射是同步辐射引起的。他预言蟹状星云有磁场。不到一年，他的预言就被观测证实了。偏振法用于观测磁场。一般光的振动在所有方向都是均匀的。但是，如果存在磁场，则光是偏振的，根据偏振的强度可以确定磁场的大小。根据偏振度，蟹状星云的平均磁场约为万分之一焦耳，这是地球表面平均磁场的1000分之一，但是是银河星际磁场的100倍。23、学习通讯PPT，天体一般不是恒温系统，一定有能量传递过程(即能量传递过程)。能量传递，主要有三种能量传递机制：传播能量传递、热传递、辐射能。)辐射能传递和热传导都在温度梯度不大的情况下工作。能量传递的原因是高温区域的高速粒子数大于低温区域，高温区域的高速粒子可以通过自由行走将能量传递到低温区域。通过电子的扩散可以称为传导，通过光子的扩散可以称为辐射。