Уравнение теплопроводности механизмы испускания, поглощения и рассеяния света в газах

Государственное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

Московский государственный индустриальный университет

(ГОУ МГИУ)

Филиал ГОУ МГИУ в г. Сергиевом Посаде МО

(СПФ ГОУ МГИУ)

Кафедра «прикладной математики и информатики»

К У Р С О В А Я Р А Б О Т А

по дисциплине «______________________________________________________

____________________________________________________________________»

на тему «Численное моделирование цилиндрического объёма газа при наличии поглощения излучения и объемного высвета»

Выполнил:

Студент ___________________________________________________________

Группа _______________ курс ________________ семестр _______________

Проверил:

Преподаватель _________________________________

Оценка работы _________________________________

Дата сдано: «_____» _______________ 2009 г.

Дата проверено: «_____» _______________ 2009 г.

Сергиев Посад

Содержание

1. Уравнение теплопроводности механизмы испускания, поглощения и рассеяния света в газах………………...……………………………………..3

2. Тормозное излучение при столкновении электронов с ионами…...………4

3. Сечение фотозахвата…...……………………………………………………..5

4. Спектральная излучательная способность……………………..…………...7

5. Поглощение в непрерывном спектре………………………………..………7

6. Метод Гира…………………………...………………………………………..9

7. Список используемой литературы…………………………………………18

Уравнение теплопроводности механизмы испускания, поглощения и рассеяния света в газах

В общем случае уравнение теплопроводности имеет вид:

или

где - дополнительный источник тепла; - плотность (); – удельная теплоемкость (); – коэффициент теплопроводности (). В курсовой работе рассматривается случай для цилиндрического объёма газа, цилиндрическое уравнение теплопроводности имеет вид:

где r – радиус-вектор в цилиндрической системе координат; φ – полярный угол; в данном случае будет определяться наличием поглощения излучения и объемного высвета. Далее рассмотрим механизмы испускания, поглощения и рассеяния света в газах.

Световые кванты появляются и исчезают при радиационных переходах электронов из одних энергетических состояний в другие. Электрон, находящийся внутри вещества, поглощая квант света, либо покинет вещество, либо останется внутри него. Все зависит от того, превышает ли энергия светового кванта работу, которую надо совершить электрону, чтобы покинуть вещество, т.е. как говорят, работу выхода. Если происходит поглощение кванта, то электрон становиться свободным, в результате чего происходит фотоионизация. При обратных переходах – захват свободных электронов ионами в ионизованном газе (фотозахват или фоторекомбинация) – происходит испускание квантов. Следовательно, кинетическая энергия выбитого электрона будет равна энергии поглощенного светового кванта минус работа выхода. Для того чтобы произошло испускание кванта, требуется предварительно возбудить атом, при этом атом теряет энергию возбуждения, передавая ее испускаемому кванту. Энергия отсчитывается от границы непрерывного спектра, разделяющей свободные и связные состояния. В связном состоянии электрон может находиться только на определенных, дискретных энергетических уровнях. В свободном состоянии с положительной энергией электрон может обладать любой энергией, так что энергетический спектр непрерывный. Все электронные переходы делятся на 3 группы: связанно-связанные, связанно-свободные и свободно-свободные. При связанно-связанных переходах испускаются и поглощаются линейчатые спектры. Переходы сверху вниз сопровождаются излучением кванта энергии hω, равной разности между энергиями верхнего и нижнего состояний; переходы снизу вверх — поглощением. Так как свободный электрон обладает произвольной положительной энергией, связанно-свободные переходы дают непрерывный спектр поглощения и излучения, или континуум. В ионизованном газе свободный электрон может испустить квант, не потеряв при этом своей кинетической энергии и оставаясь свободным, или поглотить квант, приобретая дополнительную кинетическую энергию. Эти свободно-свободные переходы называют тормозными, потому что при испускании электрон тормозится в поле иона, теряя часть своей энергии на излучение. Тормозные процессы дают также непрерывный спектр излучения и поглощения.

Далее не будем учитывать связанно-связанные переходы, так как в молекулах иногда происходят переходы, которые сопровождаются изменением только колебательного и вращательного состояний без изменения электронного состояния. При этом испускаются или поглощаются кванты очень малой энергии, которые при температурах порядка несколько тысяч градусов и выше играют незначительную роль.