等离子体中辐射输运和辐射流体力学PDF电子书下载

第1章 辐射和辐射物质相互作用的基本概念 1

1.1辐射的基本性质 1

辐射的基本性质 1

描述辐射场特性的宏观量 3

辐射场与物质的相互作用简介 6

热力学平衡分布 9

热力学平衡下分布函数 11

局域热力学平衡 15

弛豫过程 16

1.2辐射场的量子化 16

自由电磁场的量子化 17

量子力学谐振子 19

场的量子化 20

电场和磁场分量之间的对易关系 21

1.3辐射与物质相互作用的半经典理论 22

吸收和诱导发射 22

自发辐射 27

参考文献 32

第2章 辐射输运方程 34

2.1粒子输运基础 34

基本方程 34

积分微分输运方程 36

定解条件 38

2.2辐射输运方程 38

辐射输运方程 38

辐射输运方程的定解条件 40

2.3积分形式的输运方程 41

2.4各种坐标系中的辐射输运方程 44

无限大平几何系统 44

球对称 44

圆柱对称 45

一般表达式 45

参考文献 47

第3章 辐射输运方程的扩散近似描述 48

3.1扩散近似 48

P1近似 48

P1近似的边界条件 50

经典扩散（Eddington）近似 52

扩散近似的适用条件 54

3.2平衡扩散理论 55

平衡扩散近似 55

Rosseland平均自由程 57

3.3限流扩散理论 59

限流微分方程 59

一定条件下限流扩散方程的解析解 62

限流扩散理论系 63

限流扩散方程的定解条件 69

3.4多群方法 74

单群 74

多群 75

Rosseland和Planck平均 76

3.5辐射输运计算中的多带方法 77

引言 77

最简单情况下多带方程 78

多带参数 79

参考文献 81

第4章 球谐函数法——PN近似和离散坐标法——SN近似 82

4.1球谐函数法——PN近似 82

平面系统的基本方程和定解条件 82

球几何中的基本方程和定解条件 86

一般几何中的基本方程和定解条件 87

一般几何中有关辐射宏观物理量的表达式 89

4.2简化的P2近似简介 91

SP2方程的推导 92

SP2的基本性质 94

4.3离散坐标法和离散SN近似 94

用离散坐标法求解输运方程的步骤 95

平几何下离散纵坐标法 96

球几何下离散坐标法 100

一般几何中的离散坐标法 101

射线效应 101

参考文献 102

第5章 辐射输运的MC方法 104

5.1MC方法的基本原理 104

基础知识 104

积分计算 107

5.2辐射输运的随机模拟 111

辐射输运作为随机过程 111

源的特征 111

路径追踪 112

碰撞事件的模拟 113

随机游走和积分方程 115

参考文献 116

第6章 谱线辐射输运近似处理 118

6.1谱线展宽 118

谱线构形 118

自然展宽 119

Doppler展宽 120

Voigt分布 121

电子碰撞展宽 121

准定态Stark展宽 122

6.2产生发射线和吸收线的条件 123

6.3处理线辐射输运的近似方法——逃逸概率法 124

基本近似 124

一维平板几何下逃逸概率的公式 126

柱对称等离子体中逃逸概率近似计算 127

参考文献 132

第7章 辐射输运方程的洛伦兹变换 133

7.1洛伦兹变换 133

洛伦兹变换 133

洛伦兹变换的性质 133

7.2辐射输运方程的洛伦兹变换 138

辐射输运方程的洛伦兹变换 138

扩散近似下的洛伦兹变换辐射输运方程 139

参考文献 142

第8章 光子的Fokker-Planck方程 143

8.1康普顿散射关系式 143

康普顿散射 143

微分碰撞截面 144

康普顿碰撞和散射的积分截面 144

8.2跃迁概率的表达式 145

8.3光子的Fokker-Planck方程 148

非相对论极限下的Fokker-Planck方程 148

相对论极限下的Fokker-Planck方程 150

Fokker-Planck方程的几个性质 152

参考文献 152

第9章 热等离子体中原子物理性质 153

9.1等离子体中的原子（离子）能级 153

类氢近似下复杂原子的能级 153

More模型 157

原子的能级漂移和连续谱下降 158

角动量耦合和辐射跃迁的选择定则 159

9.2原子跃迁概率 160

振子强度和爱因斯坦系数 160

氢原子和类氢离子振子强度 162

简易偶极矩阵元方法 163

9.3原子的电子碰撞激发和退激发 164

电子碰撞激发速率系数 165

多电子碰撞激发 167

9.4电子碰撞电离和三体复合 168

9.5光电离和辐射复合 171

光电离 171

辐射复合 173

9.6Auger自电离和双电子复合 173

Auger自电离 173

细致平衡和辐射稳定 175

双电子复合速率系数 176

9.7热等离子体的辐射谱 178

连续谱 178

孤立线谱 179

伴线 181

不能分辨的跃迁族 182

参考文献 183

第10章 等离子体中粒子数布居 186

10.1等离子体中各种定态模型 187

局域热力学平衡 187

冕区平衡 190

碰撞辐射平衡 191

10.2细致组态模型下粒子数布居速率方程 193

细致组态模型 193

粒子数布居速率方程 194

10.3平均原子模型下的速率方程 196

平均原子模型 196

AA下原子轨道布居速率方程 197

参考文献 202

第11章 超强辐射场与物质的相互作用 203

11.1强场中的原子 203

微扰理论适用的极限 203

多光子电离 205

隧穿电离 208

原子场强 211

11.2超短脉冲强激光与等离子体相互作用 211

靶的电离 211

高密度等离子体中激光的吸收 212

超短脉冲强激光与低密度等离子体相互作用 213

11.3超短脉冲强激光与团簇相互作用 214

团簇的形成和分类 214

关于气体喷射团簇 215

短脉冲强激光与团簇相互作用 215

团簇的库仑爆炸模型 218

团簇内电子-离子热化 222

11.4原子团簇X射线源和团簇X射线激光 222

原子团簇X射线源 222

原子团簇X射线激光 223

11.5原子团簇核聚变 226

离子加热 226

DD核聚变 228

异核团簇库仑爆炸产生的核聚变 228

参考文献 229

第12章 辐射流体力学方程 232

12.1粒子动力学理论 233

洛伦兹变换 233

流体力学量 233

辐射场的影响 236

12.2欧拉表象的辐射流体力学方程 238

欧拉表象中相对论辐射流体力学方程 238

非相对论情况 240

修正的欧拉方程 240

非相对论下修正的欧拉方程 242

12.3拉格朗日表象中辐射流体力学方程 243

拉格朗日表象 243

拉格朗日坐标下的相对论的动量和能量方程 245

非相对论极限下拉格朗日流体力学 247

两种坐标法的比较 248

12.4一维非定常辐射流体力学方程组 248

一维非定常非平衡辐射流体力学方程组（Ti.＝Te） 249

一维非定常非平衡辐射流体力学方程组（Ti≠Te） 251

一维非定常平衡辐射流体力学方程 253

12.5二维非定常辐射流体力学方程组 253

二维柱坐标三温非定常辐射流体力学基本方程组 254

定解条件 255

二维非平衡非定常辐射流体力学方程组 256

参考文献 256

第13章 理想磁流体力学简介及运用 257

13.1理想磁流体力学 257

理想磁流体力学方程 257

双流（体）方程 259

渐进近似和单流（体）方程 261

理想MHD极限 262

13.2Z箍缩物理 266

等离子体平衡 267

θ箍缩和z箍缩原理 268

辐射Z箍缩的平衡 271

等离子体的（不）稳定性 272

z箍缩中的不稳定性 274

参考文献 275

第14章 辐射磁流体力学方程 276

14.1毛细管放电的一维磁流体力学模型 276

物理模型 276

一维柱对称辐射磁流体力学方程 277

充气毛细管中的等离子体状态的演变 283

抽真空的管道内毛细管放电 288

毛细管波导的模拟 289

14.2Z箍缩的二维辐射MHD模型 294

两维三温MHD基本方程 294

等离子体状态和反应系数 298

定解条件 301

二维非平衡辐射多群扩散MHD模型 302

参考文献 303