Polarization in Spectral Lines pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Kluwer Academic Pub

作者:Degl'Innocenti, Egidio Landi/ Landolfi, Marco

出品人:

页数:916

译者:

出版时间:2004-11

价格:$ 326.57

装帧:HRD

isbn号码:9781402024146

丛书系列:

图书标签:

光谱线
偏振
天体物理学
原子物理学
等离子体物理学
磁场
辐射传输
光谱学
天文学
物理学

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具体描述

The scientific research based on spectropolarimetric techniques is undergoing a phase of rapid growth. Instruments of unprecedented sensitivity are nowadays available, particularly for solar observations. To fully exploit the rich diagnostic content of such observations, it is necessary to understand the physical mechanisms involved in the generation and transfer of polarized radiation in astrophysical (or laboratory) plasmas. After an introductory part based on classical physics, this book tackles the subject by a rigorous quantum-mechanical approach. The transfer equations for polarized radiation and the statistical equilibrium equations for the atomic density matrix are derived directly from the principles of Quantum Electrodynamics. The two sets of equations are then used to present a number of applications, mainly concerning the diagnostics of solar magnetic fields. This book is primarily addressed to scientists working in the field of spectropolarimetry. It may also serve as a textbook for a course at the graduate or advanced undergraduate level.

好的，这是一本关于《恒星大气中的辐射传输与线形成》的图书简介。 --- 图书名称：恒星大气中的辐射传输与线形成内容提要：本书深入探讨了恒星大气作为辐射源和吸收体时，辐射传输的复杂机制及其如何塑造我们观测到的谱线。本书旨在为天体物理学、原子物理学和辐射传热等领域的学生和研究人员提供一个全面且严谨的理论框架，以理解恒星光度的产生、谱线轮廓的形成以及恒星大气结构的反演。第一部分：基础物理与辐射场本书的第一部分奠定了理解恒星大气物理学的理论基石。我们将从宏观的辐射场概念出发，详细阐述辐射强度（Intensity）、辐射密度（Energy Density）以及辐射流（Flux）的定义及其相互关系。 1.1 辐射场的数学描述我们将从玻尔兹曼方程（Boltzmann Equation）出发，结合相空间中的粒子分布函数，推导出辐射传输方程（Radiative Transfer Equation, RTE）的微分散形式。重点讨论在各向同性的辐射场和非各向同性辐射场下的方程适用性。 1.2 吸收、辐射与散射截面详细分析介质与辐射相互作用的基本微观过程。这包括：连续谱吸收（Free-Free and Bound-Free Absorption）：讨论自由电子对发射和吸收辐射的机制，特别是离子化过程中的能量分布。特定谱线（Line Opacity）：引入爱因斯坦系数（Einstein Coefficients），推导跃迁概率与谱线吸收和自发辐射截面的关系。重点分析多普勒展宽、洛伦兹展宽和压致展宽对截面形状的影响，引入Voigt Profile的精确数学表达。散射机制：区分瑞利散射（Rayleigh Scattering）和汤姆逊散射（Thomson Scattering），讨论其在不同波长区域的主导地位及其对辐射传输的影响。 1.3 辐射平衡与中性态讲解局部热力学平衡（LTE）的假设及其适用条件。在LTE假设下，详细推导玻尔兹曼方程和萨哈方程（Saha Equation），这些是确定恒星大气中原子和分子激发态与电离度的核心工具。讨论非LTE效应（Non-LTE）在恒星大气中，尤其是在较薄或高能辐射区的重要性，并介绍数值求解非LTE辐射传输方程的基本迭代方法。第二部分：辐射传输方程的求解与应用本部分聚焦于如何求解描述光线在介质中穿行路径上的微分方程，以及这些解在光谱合成中的应用。 2.1 传输方程的解析与数值解法详细介绍求解辐射传输方程的经典方法：牛顿-勒让德近似（Eddington Approximation）：在各向同性辐射场和均匀介质的简化模型下，导出爱丁顿因子和爱丁顿光度。高斯-谢德尔法（Gauss-Seidel Iteration）和离散坐标法（Discrete Ordinate Method, DOM）：介绍在复杂几何形状和非均匀介质中，如何将微分方程转化为代数方程组进行数值求解。 2.2 谱线轮廓的形成将辐射传输理论直接应用于谱线形成：中心线与翼线（Core vs. Wings）：解释为什么谱线中心（吸收最强处）的强度受大气上层（光深小）的激发态影响最大，而谱线翼（吸收较弱处）则反映了较深层的温度和密度结构。线剖面与大气参数的反演：展示如何通过观测到的谱线轮廓（如吸收线的深度、宽度和形状），反演出恒星大气中的有效温度（Effective Temperature）、表面重力（Surface Gravity）和微湍流速度（Microturbulent Velocity）。第三部分：特定恒星大气模型本部分将理论知识应用于具体的恒星大气构造。 3.1 标准平面平行大气模型介绍最常用的平面平行（Plane-Parallel）模型假设，即大气层垂直厚度远小于水平尺度。详细构建一个具有温度梯度（$T(m)$）的单层大气结构，并展示如何通过迭代计算，使得合成的光谱与观测数据匹配。重点分析米勒-奇（Mihalas & Chitre）模型在求解连续谱和线谱耦合问题中的应用。 3.2 拟合模型与光谱合成探讨如何利用Kurucz模型大气库等标准数据集，进行恒星参数的精确估计。介绍中性铁（Fe I）等标准元素作为温度和重力探针的原理，以及如何通过谱线拟合来校准大气模型。 3.3 效应与修正讨论在理想模型之外的实际修正因素：对流的影响：引入一维对流模型（1D Convection Models），阐释对流区如何改变底层温度梯度和物质输运，从而影响整体谱线轮廓。磁场效应（Zeeman Splitting）：简要介绍磁场对原子能级的影响，以及磁场如何导致谱线展宽和分裂（Zeeman效应），并讨论如何用Fortrat关系等方法对磁场强度进行初步估计。总结与展望本书最后总结了辐射传输在理解恒星演化和恒星表面物理性质中的不可替代性。它不仅是工具书，更是一座连接微观原子物理与宏观恒星观测之间的桥梁，为读者深入理解宇宙中最普遍的光源——恒星——提供了坚实的理论基础。目标读者：天体物理专业研究生、高年级本科生、从事恒星光谱分析和恒星大气建模的研究人员。