ому коливальному стані, тоді 1/a? є середній час, за яке молекула передає своє збудження оточуючим її молекулам. Аналогічне міркування справедливе для молекули СО2 в оточенні молекул N2. Для типових умов роботи ГДЛ характеркая частота a? ~ 106 сек-1. Безрозмірний час? пов'язано з часом t співвідношенням
В
Виділення в задачі характерної частоти означає, що ймовірності інших процесів виявляються нормованими на цю частоту. Наприклад, ймовірність теплової релаксації a1 є безрозмірна величина ~ 0,03. Це означає, що втрата коливального кванта молекулою СО2 в 30 разів менш імовірна, ніж передача його молекулі азоту. p> Зупинимося на члені, який описує взаємодію молекули СО2 з електромагнітним полем. Імовірність переходу під дією поля
В
де I - інтенсивність лазерного випромінюванні (Вт/см2),? - Перетин взаємодії (см2). Введення поняття перетину дуже зручно з математичної сторони, однак воно вимагає ясного фізичного розуміння меж застосовності такої форми запису. Перетин взаємодії - складна величина, яка залежить:
) від молекулярних констант, таких як ймовірність радіаційного переходу і перетин ударного уширення,
) від параметрів газового середовища, в якій знаходиться молекула, зокрема від складу суміші, температури і тиску через ширину спектральної лінії і розподіл по обертальним рівням,
) від властивостей лазерного випромінювання, з яким взаємодіє молекула, і зокрема від його частоти. З монохроматичним лазерним випромінюванням взаємодіє тільки дуже невелика частина молекул СО2, а саме тільки ті, які перебувають на відповідному обертальному рівні, а серед цих тільки ті, які потрапляють в межі однорідної ширини лінії. Введення перерізу, яке відноситься до всіх молекулам на коливальному рівні, означає, що швидкості релаксаційних процесів, які вирівнюють порушене випромінюванням больцманівських розподілення повращательним станам і розподіл молекул в межах однієї лінії, більше, ніж швидкість переходу молекули СО2 під діям випромінювання. Це накладає обмеження зверху на інтенсивність електромагнітного поля. Підрахунки показують, що ця межа становить 2 * 106 Вт/см2. У ГДЛ безперервної дії інтенсивність поля істотно менше цієї величини, тому поняття перерізу залишається справедливим. p> Перейдемо до аналізу системи кінетичних рівнянь, який можливо провести в загальному вигляді, і, зокрема, коренів характеристичного рівняння. Скориставшись тим, що з ~ 0,1 з точністю до членів ~ c2 маємо:
В
Обидва кореня негативні, отже, система приходить в рівновагу без коливань. Припустимо, що електромагнітного поля немає w = 0, тоді враховуючи, що a1 <<1, маємо
В
Експоненційний член у вирішенні рівняння з коренем? 2 описує швидкий процес встановлення рівноваги між збудженими молекулами N2 і СО2. Той член в рішенні, який відповідає корені? 2, описує повільну спільну дезактивацію коливально-збуджених молекул N2 і СО2. Оскільки підсилює середу руха...
