Рассеяние света в плазме

В плазме, как и в обычном газе, интерференция вторичных волн приводит к прямолинейному распространению света в первоначальном направлении и к гашению вторичных волн во всех других направлениях. К рассеянию приводят флуктуации параметров среды. Прежде всего плотности.

(15.8)

Интенсивность рассеянного света пропорциональна Е²

(15.9)

При усреднении слагаемые N_iN_j гасятся вследствие интерференции, слагаемые ~ N_iδN_i дают 0 и результат получается ~ .

Соответственно для сечения рассеяния получается формула

, которая выглядит так, как будто вклады каждого отдельного электрона просто суммируются. Но, если между флуктуациями плотности есть корреляция, наример, в плазме есть волна с частотой ω_р, то появятся дополнительные слагаемые на частотах ω₀±ω_р.

Если электроны в плазме двигаются со скоростью v, то в рассеянном свете появится сдвиг по частоте .

Количество таких частиц определяется функцией распределения:.

а их вклад в спектр рассеянного света

(15.10)

Это позволяет (в принципе) определить функцию распределения по скоростям из измерений спектра рассеянного света. На самом деле эта задача включает некорректную операцию дифференцирования сигнала, измеренного с ошибками и поэтому тоже относится к классу некорректных. В этой области имеется много теоретических работ с рецептами преодоления этих трудностей, но экспериментальных работ, где и в самом деле удалось провести такие измерения, очень мало.

Обычно приходится заранее предполагать, что плазма однородна в пределах рассеивающего объема и что функция распределения f(v) - максвелловская. Тогда

спектр рассеянного света

(15.11)

Из этого спектра можно определить 3 величины: N_e по амплитуде сигнала, T_e по ширине спектра и проекцию средней скорости на направление вектора k по сдвигу максимума относительно частоты падающей волны ω₀.

Связь между шириной контура на полувысоте и температурой:

(15.12)

Энергия покоя электрона mc² = 511000 эВ. Так что для l₀ = 5000 Ǻ получается

Ǻ. Соответственно T_e =(Δl/24.8)² эВ.

Дата добавления: 2014-01-20