[image]

Температура лазерного луча

 

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★★☆
AidarM
Может, Fakir под температурой подразумевает распределение фотонов по гармоникам?
 


Ну да, практически это.

ing
Напомню, температура - энергия на одну частицу. И в этом весь физический смысл.
 


Это определение более-менее корректно даже с "прикладной" точки зрения лишь для ограниченного числа ситуаций. В общем случае из такого определении вы получите типичную "среднюю температуру по больнице", которая непригодна ни для каких практических целей. Например, в плазме максвелловское распределение у электронов и ионов в отдельности устанавливается гораздо быстрее, чем общее. И одновременно, в одном и том же месте, перемешанные друг с другом, живут две системы с совершенно разными температурами (их может быть и больше, по числу компонент). При этом мы вполне прилично может все это описывать, пользуясь двумя температурами. А если же "всё взять и усреднить", получится ерунда, как раз "температура по больнице", из которой ничего не извлечь.

Замечу еще , что термодинамика появилась и развивалась до появления кинетической теории газов
 


Ну и при чем здесь это? Та же отрицательная температура сред с инверсной заселенностью как раз из МКТ происходит, из распределения Больцмана.

Тем не менее здесь имеется аналогия с газодинамикой, для потока рассматриваются две температуры полная и статическая.
 


Полная температура потока - это как раз некий кунштюк. Температура в первую очередь должна давать информацию о внутреннем состоянии системы, а двигаться ей туда-сюда в зависимости от кинетической энергии центра масс - зачем?

   

ing

втянувшийся

То Fakir
Напомню, температура - энергия на одну частицу. И в этом весь физический смысл.
 

Нет нужды брать ее по всей больнице, мы берем ее для каждого выбранного по определенному признаку коллективу частиц.
Если вы прочитали мой последний комментарий, то должны заметить, я согласен с тем что температура луча стремится к 0. Поскольку из третьего закона термодинамики абсолютный 0 не достижим ни в какой системе частиц, толжна быть минимальная хаотическая составляющая которая принципиально делает невозможным стянуь луч в точку любого размера.
ing

   

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★★☆
ing
быть минимальная хаотическая составляющая
 


Ну так она и есть, даже в случае одной гармоники - дифракционное расхождение.
   

ing

втянувшийся

Ну так она и есть, даже в случае одной гармоники - дифракционное расхождение.
 

Я понимаю, что она есть (мне приходилось слышать этот терми в течении 15 лет). Просто сегодня я получил это явление в терминах газовой динамики, рассматривая свет как поток частиц газа. Разве это не забавно?
ing
   

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★★☆
ing
Нет нужды брать ее по всей больнице, мы берем ее для каждого выбранного по определенному признаку коллективу частиц.
 


Ну хорошо, вот вам и сюда контрпример - тоже плазменный. При наличии достаточно сильного магнитного поля в плазме у подсистемы одних и тех же частиц (напр., ионов) температура может быть вообще анизотропной, существуют "продольная" и "поперечная" температуры. Т.е. и в направлении по полю, и в нормальной плоскости могут быть максвелловские распределения, но с разными энергиями. И две температуры описывают ситуацию хорошо в случае заметной анизотропии. А если "взять и усреднить" - получится опять-таки "средняя температура по больнице", т.е. неконструктив.
   

ing

втянувшийся

То Fakir

Понятие температуры изначально определено как я сказал - энергия на единицу. Коллективы единиц выбирать вы можете по вашему произволу, то есть использовать понятие в развитии для удобства рассчетов. Если для вас важно мерить и сравнивать температуру больных гуляющих вдоль или поперек палаты это ваше дело.
ing
   
DE K. Gornik #10.03.2005 12:52
+
-
edit
 

K. Gornik

втянувшийся

Понятие температуры опредлено как величина, обратная производной энтропии по энергии (1/T = dS/dU). Добавляем энергию в систему и смотрим, как растет энтропия: быстро - температура низкая, медленно - высокая. Если энтропия с добавлением энергии убывает (ситуация экзотическая, но встречается) значит, абсолютная температура отрицательна.

Определение температуры как "энергии на частицу" является "школьным", то есть очень ограниченным. Оно применимо только к идеальному газу из точечных "молекул". Более точно, температура связана с энергией на степень свободы, но и это не совсем точно, колебательные степени имеют вдвое больше энергии, чем вращательные и поступательные. А в квантовой механике даже такой подход теряет смысл.

Потом, система не обязательно состоит из частиц. Реальные системы состоят как раз из волн, включая газы. И свет это то же волны. Про отрицательную температуру я вообще молчу (что, энергия на частицу отрицательна)? А формула 1/T = dS/dU применима в любом случае.

Разумеется, под энергией имеется в виду энергия неупорядоченного движения, а не движение газа как целого, которому никакой энтропии не соответствует.

Аналогия между фотонами и газом есть, но неполная. У частицы 3 степени свободы, а у фотона 5 (3 компоненты импульса и две поляризации). При приведении замкнутой системы в состояние термодинамического равновесия число частиц не меняется, а фотонов - меняется.

Хаотическая составляющая у луча лазера, действительно, есть. Она связана с тепловым движением излучающих атомов активной среды и т.д.

Даже если бы этой хаотической составляющей не было, лазерный луч все равно нельзя стянуть в точку меньше половины длины волны, из-за его волновой природы. Для лазеров (в отличие от некогерентных источников) именно волновая природа определяет размер фокусного пятна.

Если тело не находится в состоянии теплового равновесия, то ни определенной энтропии, ни определенной температуры не имеет. Часто можно разбить такое тело на подсистемы, которые имеют разные температуры, но для лазерного луча даже это не срабатывает. В первом приближении температура луча ноль, а если лезть в детали, то ее вообще нет.
   

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★★☆
ing
Понятие температуры изначально определено как я сказал - энергия на единицу.
 


А ничего, что в моем примере температура - вообще уже не скаляр, а тензор? ;)

K. Gornik
В первом приближении температура луча ноль, а если лезть в детали, то ее вообще нет.
 


Ну, если вообще углубляться, то само существование температуры, по сути, постулируется - нулевое начало термодинамики <_<
   

ing

втянувшийся

А ничего, что в моем примере температура - вообще уже не скаляр, а тензор?
 

Ничего. ing
   
+
-1
-
edit
 

Heizer

новичок
Пук.
   77
Fakir: предупреждение (+1) по категории «Флуд или офтопик»

Последние действия над темой

в начало страницы | новое
 
Поиск
Настройки
Твиттер сайта
Статистика
Рейтинг@Mail.ru