Температура возбуждения

В статистической механике температура возбуждения ( $T ex$ ) определяется для популяции частиц через фактор Больцмана . Она удовлетворяет условию

{\frac {n_{\rm {u}}}{n_{\rm {l}}}}={\frac {g_{\rm {u}}}{g_{\rm {l}}}}\exp {\left(-{\frac {\Delta E}{kT_{\rm {ex}}}}\right)},

где

$n u$ — число частиц в верхнем ( например, возбужденном) состоянии ;
$g u$ — статистический вес частиц верхнего состояния;
$n l$ — число частиц в более низком ( например, основном ) состоянии;
$g l$ — статистический вес частиц с более низким состоянием;
$exp$ — показательная функция ;
$k$ — постоянная Больцмана ;
$Δ E$ — разница в энергии между верхним и нижним состояниями.

Таким образом, температура возбуждения — это температура, при которой мы ожидаем найти систему с этим соотношением заселенностей уровней. Однако она не имеет фактического физического смысла, за исключением случаев локального термодинамического равновесия . Температура возбуждения может быть даже отрицательной для системы с инвертированными уровнями (например, мазера ).

При наблюдениях линии водорода 21 см кажущееся значение температуры возбуждения часто называют «спиновой температурой». ^[1]

Ссылки

^ Дики, Дж. М.; Меболд, У.; Станимирович, С.; Стэйвли-Смит, Л. (2000). «Холодный атомный газ в Малом Магеллановом облаке». The Astrophysical Journal . 536 (2): 756. Bibcode : 2000ApJ...536..756D. doi : 10.1086/308953 .