Kinetic Theory of Particles and Photons: Theoretical Foundations of Non-LTE Plasma Spectroscopy
Kinetic Theory of Particles and Photons: Theoretical Foundations of Non-LTE Plasma Spectroscopy
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粒子和光子的动力学理论：非 LTE 等离子体光谱的理论基础
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发表时间：
1986
期刊：
影响因子：
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通讯作者：
J. Oxenius
中科院分区：
文献类型：
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作者：
J. Oxenius
1. 热平衡和详细平衡。- 1.1 介绍性说明。- 1.2 详细平衡原理。- 1.3 特殊情况下详细平衡原理的证明。- 1.4 从详细平衡推导热分布函数。- 1.4.1 麦克斯韦分布。- 1.4.2 玻尔兹曼分布。- 1.4.3 萨哈分布。- 1.4.4 普朗克分布.- 1.5 互易关系 w(i?f)= w(f?i).- 1.6 互易关系 w(i?f) = w(f?i).- 1.6.1 碰撞激发和去激发.- 1.6.2 碰撞电离和三体复合.- 1.6.3 自电离和无辐射捕获。- 1.6.4 线发射和吸收。- 1.6.5 光电离和辐射复合。- 1.6.6 自由-自由发射和吸收。- 1.6.7 双光子发射和吸收。- 2. 粒子动力学方程。- 2.1 动力学方程。- 2.2 弹性碰撞项。- 2.2.1 玻尔兹曼碰撞项。- 2.2.2 福克-普朗克碰撞项。- 2.2.3 弹性碰撞项的一般性质。- 2.3 非弹性碰撞项。- 2.3.1 碰撞激发和去激发（原子）。- 2.3.2 碰撞电离和三体复合（原子）。- 2.3.3 碰撞激发和去激发（电子）。- 2.3.4 碰撞电离和三体复合（电子）。- 2.3.5 双电子复合。- 2.4 辐射过程引起的碰撞项。- 2.4.1 线发射和吸收。- 2.4.2 光电离和辐射复合（原子）。- 2.4.3 光电离和辐射复合（电子）。- 2.4.4 轫致辐射和逆轫致辐射（电子）。- 3. 光子的动力学方程。- 3.1 辐射传输方程。- 3.2 发射和吸收。- 3.2.1 束缚-束缚跃迁。- 3.2.2 自由束缚跃迁。- 3.2.3 自由-自由跃迁。- 3.3 散射。- 3.3.1 静止粒子的散射。- 3.3.2 运动粒子的散射。- 4. 矩方程和流体描述。- 4.1。粒子的矩方程。- 4.1.1 一种粒子类型 a.- 4.1.2 一种粒子种类 A.- 4.1.3 几种粒子种类。- 4.2 光子的矩方程。- 4.3 气体的流体描述。- 4.4 具有辐射相互作用的气体的流体描述。- 4.4.1 初步讨论。- 4.4.2传递方程和辐射场能量动量张量的协变形式。- 4.4.3 辐射压力、辐射热导率、辐射粘度。- 4.4.4 带辐射项的流体动力学方程。- 5. 气体和辐射的 H 定理。- 5.1 熵和熵产生。- 5.1.1 一般定义。- 5.1.2 熵经典气体的熵。- 5.1.3 辐射熵。- 5.2 H 定理的证明。- 5.2.1 弹性碰撞（相同粒子）。- 5.2.2 弹性碰撞（不同粒子）。- 5.2.3 发射和吸收。- 6. 物质与辐射之间的能量交换。- 6.1 一般说明。- 6.2 光学稀等离子体。- 6.2.1 物理反应。- 6.2.2 一些说明性结果。- 6.3 二能级原子的非 LTE 线传输（I）：基本关系。- 6.3.1 光子动力学方程。- 6.3.2 二能级原子动力学方程。- 6.3.3 近似值。- 6.3.4 线轮廓系数。- 6.3.5 再分配函数。- 6.3.6 受激发射。- 6.4 二能级原子的非 LTE 线路传输 (II)：结果。- 6.4.1 标准问题。- 6.4.2 无量纲量。- 6.4.3 边界条件。- 6.4.4 完整的再分配：静态近似。- 6.4.5 完整重新分布：扩散近似。- 6.4.6 精确解。- 6.5 多能级原子。- 6.5.1 三能级原子的原子线剖面系数。- 6.5.2 三能级原子的实验室线剖面系数。- 6.6 非麦克斯韦电子分布函数。- 7. 物质与辐射之间的动量交换。- 7.1 概述备注.- 7.2 通过与黑体辐射相互作用达到热平衡的方法。- 7.2.1 二能级原子的线辐射。- 7.2.2 电子的汤姆逊散射。- 7.3 辐射力。- 7.3.1 散射。- 7.3.2 束缚跃迁。- 7.3.3 自由束缚跃迁。- 7.4 康普顿散射.- 7.4.1 康普顿散射运动学.- 7.4.2 互易关系.- 7.4.3 康普顿碰撞项（电子）.- 7.4.4 康普顿碰撞项（光子）.- 7.4.5 截面变换.- 附录.- A. 辐射变换公式数量.- A.1 变换公式。- A.2 分布函数是相对论不变量吗？- B. 原子吸收和发射曲线。- B.1 定义和一般说明。- B.2 两能级原子 (I)：扩大一级。- B.3 两能级原子 (II)：扩大两能级。- B.4 三能级原子。- B.5 原子重新分布函数。- B.6 广义再分布函数的吸收和发射曲线。- C. 玻尔兹曼方程。- D. 布朗运动和福克-普朗克方程。- D.1 布朗运动。- D.2 福克-普朗克方程。- E. 重粒子非弹性碰撞的互易关系。- E.1 激发和去激发。- E.2 电离和三体重组。解离与重组。- F. 标准问题的弹性碰撞项。- 一般参考书目。- 参考文献。
1. Thermal Equilibrium and Detailed Balance.- 1.1 Introductory Remarks.- 1.2 The Principle of Detailed Balance.- 1.3 Proof of the Principle of Detailed Balance for a Special Case.- 1.4 Derivation of Thermal Distribution Functions from Detailed Balance.- 1.4.1 Maxwell Distribution.- 1.4.2 Boltzmann Distribution.- 1.4.3 Saha Distribution.- 1.4.4 Planck Distribution.- 1.5 Validity of the Reciprocity Relation w(i?f)= w(f?i).- 1.6 Explicit Forms of the Reciprocity Relation w(i?f) = w(f?i).- 1.6.1 Collisional Excitation and De-Excitation.- 1.6.2 Collisional Ionization and Three-Body Recombination.- 1.6.3 Autoionization and Radiationless Capture.- 1.6.4 Line Emission and Absorption.- 1.6.5 Photoionization and Radiative Recombination.- 1.6.6 Free-Free Emission and Absorption.- 1.6.7 Two-Photon Emission and Absorption.- 2. Kinetic Equations of Particles.- 2.1 Kinetic Equations.- 2.2 Elastic Collision Terms.- 2.2.1 Boltzmann Collision Terms.- 2.2.2 Fokker-Planck Collision Terms.- 2.2.3 General Properties of Elastic Collision Terms.- 2.3 Inelastic Collision Terms.- 2.3.1 Collisional Excitation and De-Excitation (Atoms).- 2.3.2 Collisional Ionization and Three-Body Recombination (Atoms).- 2.3.3 Collisional Excitation and De-Excitation (Electrons).- 2.3.4 Collisional Ionization and Three-Body Recombination (Electrons).- 2.3.5 Dielectronic Recombination.- 2.4 Collision Terms Due to Radiative Processes.- 2.4.1 Line Emission and Absorption.- 2.4.2 Photoionization and Radiative Recombination (Atoms).- 2.4.3 Photoionization and Radiative Recombination (Electrons).- 2.4.4 Bremsstrahlung and Inverse Bremsstrahlung (Electrons).- 3. The Kinetic Equation of Photons.- 3.1 The Equation of Radiative Transfer.- 3.2 Emission and Absorption.- 3.2.1 Bound-Bound Transitions.- 3.2.2 Free-Bound Transitions.- 3.2.3 Free-Free Transitions.- 3.3 Scattering.- 3.3.1 Scattering by Stationary Particles.- 3.3.2 Scattering by Moving Particles.- 4. Moment Equations and Fluid Description.- 4.1. Moment Equations for Particles.- 4.1.1 One Particle Type a.- 4.1.2 One Particle Species A.- 4.1.3 Several Particle Species.- 4.2 Moment Equations for Photons.- 4.3 Fluid Description of a Gas.- 4.4 Fluid Description of a Gas with Radiative Interactions.- 4.4.1 Preliminary Discussion.- 4.4.2 Covariant Form of the Transfer Equation and the Energy-Momentum Tensor of the Radiation Field.- 4.4.3 Radiation Pressure, Radiative Heat Conductivity, Radiative Viscosity.- 4.4.4 Hydrodynamic Equations with Radiative Terms.- 5. H Theorem for Gases and Radiation.- 5.1 Entropy and Entropy Production.- 5.1.1 General Definitions.- 5.1.2 Entropy of a Classical Gas.- 5.1.3 Entropy of Radiation.- 5.2 Proof of the H Theorem.- 5.2.1 Elastic Collisions (Identical Particles).- 5.2.2 Elastic Collisions (Unlike Particles).- 5.2.3 Emission and Absorption.- 6. Energy Exchange Between Matter and Radiation.- 6.1 General Remarks.- 6.2 Optically Thin Plasmas.- 6.2.1 Physical Reactions.- 6.2.2 Some Illustrative Results.- 6.3 Non-LTE Line Transfer by Two-Level Atoms (I): Basic Relations.- 6.3.1 Kinetic Equation of Photons.- 6.3.2 Kinetic Equations of Two-Level Atoms.- 6.3.3 Approximations.- 6.3.4 Line Profile Coefficients.- 6.3.5 Redistribution Functions.- 6.3.6 Stimulated Emission.- 6.4 Non-LTE Line Transfer by Two-Level Atoms (II): Results.- 6.4.1 The Standard Problem.- 6.4.2 Dimensionless Quantities.- 6.4.3 Boundary Conditions.- 6.4.4 Complete Redistribution: Static Approximation.- 6.4.5 Complete Redistribution: Diffusion Approximation.- 6.4.6 Exact Solutions.- 6.5 Multilevel Atoms.- 6.5.1 Atomic Line Profile Coefficients of a Three-Level Atom.- 6.5.2 Laboratory Line Profile Coefficients of a Three-Level Atom.- 6.6 Non-Maxwellian Electron Distribution Functions.- 7. Momentum Exchange Between Matter and Radiation.- 7.1 General Remarks.- 7.2 Approach to Thermal Equilibrium Through Interaction with Blackbody Radiation.- 7.2.1 Line Radiation of Two-Level Atoms.- 7.2.2 Thomson Scattering of Electrons.- 7.3 Radiative Forces.- 7.3.1 Scattering.- 7.3.2 Bound-Bound Transitions.- 7.3.3 Free-Bound Transitions.- 7.4 Compton Scattering.- 7.4.1 Kinematics of Compton Scattering.- 7.4.2 Reciprocity Relation.- 7.4.3 Compton Collision Term (Electrons).- 7.4.4 Compton Collision Term (Photons).- 7.4.5 Transformation of Cross Sections.- Appendices.- A. Transformation Formulas for Radiative Quantities.- A.1 Transformation Formulas.- A.2 Is the Distribution Function a Relativistic Invariant?.- B. Atomic Absorption and Emission Profiles.- B.1 Definitions and General Remarks.- B.2 Two-Level Atom (I): One Level Broadened.- B.3 Two-Level Atom (II): Two Levels Broadened.- B.4 Three-Level Atom.- B.5 Atomic Redistribution Functions.- B.6 Absorption and Emission Profiles in Terms of Generalized Redistribution Functions.- C. The Boltzmann Equation.- D. Brownian Motion and Fokker-Planck Equation.- D.1 Brownian Motion.- D.2 Fokker-Planck Equation.- E. Reciprocity Relations for Inelastic Collisions with Heavy Particles.- E.1 Excitation and De-Excitation.- E.2 Ionization and Three-Body Recombination. Dissociation and Recombination.- F. Elastic Collision Term of the Standard Problem.- General Bibliography.- References.