Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Гинзбург В.Л. -> "Теоретическая физика и астрофизика" -> 152

Теоретическая физика и астрофизика - Гинзбург В.Л.

Гинзбург В.Л. Теоретическая физика и астрофизика — Москва, 1981. — 505 c.
Скачать (прямая ссылка): teorfiziastrofiz1981.djvu
Предыдущая << 1 .. 146 147 148 149 150 151 < 152 > 153 154 155 156 157 158 .. 204 >> Следующая


Коэффициент экстинкции здесь не вводился, поскольку мы не касались вопроса о потоке энергии в продольной волне (этот момент в данном случае неважен, так как интерес представляет обычно именно интенсивность I1 в зависимости от Eo)-

В случае коротких волн (высоких частот), когда выполняется условие (15.54), форма спектра рассеянного света доплеровская (см. (15.25), но с заменой M на т). Характерная ширина спектра при этом Aco ~л/хТ/тс2 сое. При рассеянии длинных волн (условие (15.55)) для рассеяния на флуктуациях бел, являющегося аналогом релеевского рассеяния в жидкости или газе, Aco ~ л/кТ/Мс2 а>е. Действительно, флуктуации бе„ рассасываются со скоростями порядка скорости ионов Vti ~ -у/кТ/М и, как всегда, Aco ~ (v/c) сое, где v — характерная скорость движения (более точно в этой оценке заменить с на с/п).

Флуктуации 8ее, как указывалось, связаны с плазменными волнами и имеют характерную частоту <лр. Рассеяние на этих флуктуациях аналогично комбинационному рассеянию и приводит к появлению сателлитов с частотами, отличающимися от частоты рассеянного света на Q ~ сор. На квантовом языке речь здесь идет о рождении или поглощении падающей волной одного плазмона с энергией Йсо ~ Hape- Ширина сателлитов определяется затуханием соответствующих плазменных волн — волн с частотой Q==COe — cos (в (15.25) мы писали Q = COs — со, т.е. индекс S был опущен). Интенсивность сателлитов зависит от величины сЬлуктуаций заряда. При X го плазменные волны затухают слабо (и поэтому сателлиты узки), но средний квадрат флуктуаций заряда, пропорциональный величине (бєе)2, резко уменьшается — он содержит дополнительный множитель (Го/Х)2 по сравнению с соответствующим выражением при X rD. Такой результат физически довольно понятен — на расстояниях, больших rD, электроны уже «привязаны» к ионам и с ростом % тепловому движению все «труднее» отделить электроны от ионов и создать флуктуации заряда, или, на другом языке, плазмен-

384 ные волны со значительной амплитудой*). Таким образом, для длинных волн A>rD интенсивность комбинационного рассеяния с образованием или поглощением плазменных волн (плазмонов) оказывается небольшой, и главную роль играет релеевское рассеяние на флуктуациях плотности, причем коэффициент экстинкции для поперечных волн определяется формулой (15.57). Такая ситуация реально осуществляется при рассеянии радиоволн в ионосфере (речь идет о методе некогерентного рассеяния при радиолокации ионосферы [213, 214]).

В целом проблема рассеяния электромагнитных волн в плазме сделанными замечаниями, конечно, далеко не исчерпывается. Особого внимания заслуживают также учет влияния магнитного поля, случай неизотермической плазмы, трансформация поперечных волн в продольные, продольных волн в поперечные и т. п. Но здесь эта тема развиваться больше не будет (см. [56, 83, 159, 165, 185, 213, 214] и указанную там литературу).

Упомянем и о некоторых особенностях, имеющих место при рассеянии волн на частицах, быстро движущихся в преломляющей среде [108г, 215], роль которой может играть и плазма, в частности магнитоактивная плазма.

В заключение главы остановимся на переходном рассеянии в плазме. Дело в том, что именно в плазме переходное рассеяние, рассмотренное в гл. 8, играет чрезвычайно важную роль.

Причин здесь несколько. Чтобы они стали ясны, мы напомним, что в простейшей форме или, так сказать, в чистом виде, переходное рассеяние имеет место при падении волны проницаемости на неподвижный заряд, причем рассеянная волна — это уже поперечная электромагнитная волна. Между тем достаточно разреженная плазма как раз и представляет собой среду, в которой лучше всего распространяются продольные плазменные волны, являющиеся одновременно волнами проницаемости. Весьма существенно, правда, что плазменная волна — это также волна электрического поля, вызывающего колебания частиц

*) Приведем здесь результат, вывод которого содержится, например, в гл. 6 монографии [185]. Для изотермической электронно-ионной плазмы квадрат флуктуаций плотности заряда равен

__ кТк2 Ґ 1 \ 2e*Nk* 2е2Nk2r2D

' Pk ' — 4л V ег (0, k) J "k2 + 8ne*N/xT ~ k2r2D + 1 '

MO,*) = !+-^ * = ?

(см. (12.44), (12.49)).

Очевидно, что в пределах применимости приведенной формулы для I рк I2 имеем I рк I2 = 2e2N при X < Го,

__ 8n2e2Nr%

I Pk I2 = *-- "РИ K>rD-

13 в. Л. Гинзбург

885 плазмы. Поэтому наряду с переходным рассеянием возникает и интерферирует с ним и обычное (томсоновское) рассеяние. Но об этом — ниже. Сейчас же уместно добавить, что относительно большая роль переходного рассеяния в плазме связана вместе с тем с редкостью соударений за период плазменных колебаний*), т. е. с соблюдением неравенства со2 a? со2 V2ijjijj. В самом деле, в таких условиях частицы плазмы (электроны и ионы) в отсутствие внешнего магнитного поля большую часть времени движутся равномерно и прямолинейно, и, следовательно, основную роль могут играть такие процессы излучения и рассеяния, которые, подобно переходному излучению и переходному рассеянию, не требуют ускорения частиц, в частности изменения их траектории. При наличии магнитных полей каждая из частиц плазмы в первом приближении движется по спирали. Это в общем не меняет, однако, заключения о том, что основную роль могут играть такие процессы излучения и рассеяния, которые не требуют изменения траекторий частицы (в данном случае — движения по спирали). Важно, что излучение и рассеяние могут осуществляться на всей траектории частицы без значительного изменения характера ее движения. Наконец, плазма бывает весьма неустойчивой, когда даже очень малые отклонения от равновесия вызывают лавинообразное нарастание разнообразных колебаний. Существенно, что большинство таких колебаний сопровождается изменением концентрации и других параметров плазмы, т. е. представляет собой волны диэлектрической проницаемости.
Предыдущая << 1 .. 146 147 148 149 150 151 < 152 > 153 154 155 156 157 158 .. 204 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed