Астронет > Томсоновское рассеяние

по текстам по ключевым словам в глоссарии по сайтам перевод по каталогу

Томсоновское рассеяние

- рассеяние низкочастотного излучения на свободоных электронах. Сечение (см. Взаимодействие излучения с веществом). Т.р. $\sigma_T$ не зависит от энергии электрона: $\sigma_T=(8\pi/3) r_e^2=6,65\cdot 10^{-25}$ см² [ $r_e=e^2/(m_e c^2)$ - классич. радиус электрона]. Дифференциальное сечение Т.р.
${d\sigma\over{d\Omega}}={r_e^2\over 2}\;(1+\cos^2\alpha)$ ,
где $\alpha$ - угол рассеяния. Таким образом, Т.р. имеет рэлеевскую индикатрису (зависимость интенсивности рассеянного излучения от $\alpha$ ).

Т.р. получило свое название в честь англ. ученого Дж.Дж. Томсона, рассмотревшего поведение заряженной частицы в поле эл.-магн. волны. Под действием переменного электрич. поля волны частица колеблется с частотой волны, испытывая переменное ускорение. Заряд, движущийся с ускорением, должен излучать. Излучаемая энергия черпается из энергии первичной волны и переизлучается во всех направлениях с рэлеевской индикатрисой и на той же частоте. Т.р. явл. эффектом классической, а не квантовой физики.

Квантовые поправки становятся существенными при больших энергиях фотона (см. Комптоновское рассеяние). Условие применимости приближения Т.р. имеет вид: $\gamma h \nu/(m_e c^2)$ , где $\gamma=E/m_e c^2$ - лоренц-фактор рассеивающего электрона, $\nu$ - частота излучения E - энергия электрона.

Рассеяние, подобное Т.р., имеет место и на ядрах, однако, поскольку сечение рассеяния обратно пропорционально квадрату массы рассеивающей частицы, для протона она почти в 4 млн. раз меньше, чем сечение Т.р. на свободном электроне.

Т.р. дает существенный вклад в непрозрачность вещества в недрах звезд, влияет на спектр излучения горячих звезд, определяет б'ольшую часть свечения солнечной короны, наблюдаемого во время полных солнечных затмений. Велика роль Т.р. в формировании спектров рентг. источников, аккреционных дисков, белых карликов. Оно влияет на профиль спектральных линий в горячих атмосферах звезд.

Характерной особенностью Т.р. явл. сильная линейная поляризация рассеянного излучения. Степень поляризации зависит от угла рассеяния и достигает 100% при $\alpha=90^\circ$ . Именно этот эффект приводит к сильной поляризации диффузного оптич. излучения солнечной короны. При доминирующей роль Т.р. сильно поляризовано и излучение, выходящее из плоскопараллельной атмосферы. Степень поляризации может достигать 11,7% и зависит от угла между нормалью к плоскости и лучом зрения. Этот эффект приводит к поляризации излучения звезд в тесных двойных системах (форма таких звезд отличается от сферической из-за приливного влияния соседнего компонента) и к поляризации излучения аккреционных дисков.

(Р.А. Сюняев)

Р. А. Сюняев, "Физика Космоса", 1986
Глоссарий Astronet.ru

L | R | А | Б | В | Г | Д | Е | Ж | З | И | Й | К | Л | М | Н | О | П | Р | С | Т | У | Ф | Х | Ц | Ч | Ш | Щ | Э | Ю | Я

Обсудить эту публикацию

Версия для печати