Ionisert luftglød - Ionized-air glow

Nitrogen glød
Oksygen glød
Partikkelstråle fra en syklotron

Ionisert luftglød er det fluorescerende utslippet av karakteristisk blått-lilla-fiolett lys, ofte i en farge som kalles elektrisk blått , med luft som utsettes for en energifluks.

Prosesser

Når energi blir avsatt til luft, blir luftmolekylene opphisset. Siden luft hovedsakelig består av nitrogen og oksygen , produseres eksiterte N 2 og O 2 molekyler. Disse kan reagere med andre molekyler, og danner hovedsakelig ozon og nitrogen (II) oksid . Vanndamp , når den er tilstede, kan også spille en rolle; dets tilstedeværelse er preget av hydrogenutslippslinjene. De reaktive artene i plasmaet kan lett reagere med andre kjemikalier i luften eller på nærliggende overflater.

Aveksitasjon av nitrogen

Det eksiterte nitrogenet eksiterer hovedsakelig ved utslipp av et foton, med utslippslinjer i ultrafiolett, synlig og infrarødt bånd:

N 2 * → N 2 +

Det blå lyset som observeres produseres hovedsakelig ved denne prosessen. Spekteret domineres av linjer av enkeltionisert nitrogen, med tilstedeværelse av nøytrale nitrogelinjer.

Aveksitasjon av oksygen

Den eksiterte oksygentilstanden er noe mer stabil enn nitrogen. Selv om aveksitasjon kan forekomme ved utslipp av fotoner, er mer sannsynlig mekanisme ved atmosfærisk trykk en kjemisk reaksjon med andre oksygenmolekyler, som danner ozon :

O 2 * + 2 O 2 → 2 O 3

Denne reaksjonen er ansvarlig for produksjon av ozon i nærheten av sterkt radioaktive materialer og elektriske utslipp.

Hendelse

Eksitasjonsenergi kan deponeres i luften med en rekke forskjellige mekanismer:

Fireball of Upshot-Knothole Annie atomprøve med flere vertikale røykstier fra raketter som ble brukt til å måle fremdrift av sjokk foran
Upshot-Knothole Annie atombombe-test
  • I løpet av minutter etter dampeksplosjonen som forårsaket Tsjernobyl -ulykken klokken 01:23 lokal tid, gikk en rekke ansatte ved kraftstasjonen utenfor for å få et klarere overblikk over skadeomfanget. En slik overlevende, Alexander Yuvchenko , forteller at når han stoppet utenfor og så opp mot reaktorhallen han så en "meget vakker" laser -lignende stråle av lys blålig lys, forårsaket av ionisering av luft, som syntes å være "flom opp inn i det uendelige ".
  • Katodestråler i luften produserer denne blå gløden.
  • Elektrisk utslipp i luften er årsaken til blått lys fra elektriske gnister , lyn og koronautslipp (f.eks. St. Elmos brann ).
  • Auroras , de noen ganger observerbare blå-fiolette fargene som sendes ut av nitrogen i lavere høyder

Farger

Utslippsspekter av nitrogen
Utslippsspekter av oksygen
Utslippsspekter av hydrogen (vanndamp er lik, men svakere)

I tørr luft er fargen på produsert lys (f.eks. Av lyn) dominert av utslippslinjene for nitrogen, noe som gir spektret hovedsakelig blå utslippslinjer. Linjene med nøytralt nitrogen (NI), nøytralt oksygen (OI), enkelt ionisert nitrogen (NII) og enkelt ionisert oksygen (OII) er de mest fremtredende trekk ved et lynutslippsspektrum. Nøytralt nitrogen stråler først og fremst ved en linje i rød del av spekteret. Ionisert nitrogen stråler først og fremst som et sett med linjer i den blå delen av spekteret.

En fiolett nyanse kan oppstå når spekteret inneholder utslippslinjer for atomisk hydrogen. Dette kan skje når luften inneholder høye mengder vann, f.eks med lamper i lave høyder som passerer gjennom regn tordenvær . Vanndamp og små vanndråper ioniserer og dissosierer lettere enn store dråper, og har derfor større innvirkning på fargen.

De hydrogen emisjonslinjer ved 656,3 nm (sterk H-alfa- linje) og ved 486,1 nm (H-beta) er karakteristisk for lyn. Rydberg-atomer , generert av lavfrekvente lyn, avgir rød til oransje farge og kan gi lynet en gulaktig til grønnaktig fargetone. Vanligvis er de strålende artene som finnes i atmosfærisk plasma N 2 , N 2 + , O 2 , NO (i tørr luft) og OH (i fuktig luft). Temperaturen, elektrontettheten og elektrontemperaturen til plasmaet kan utledes av fordelingen av rotasjonslinjer for disse artene. Ved høyere temperaturer er atomutslippslinjer for N og O, og (i nærvær av vann) H til stede. Andre molekylære linjer, f.eks. CO og CN, markerer tilstedeværelse av forurensninger i luften.

Ionisert luftglød vs Cherenkov -stråling

Utslipp av blått lys tilskrives ofte stråling fra Cherenkov . Cherenkov -stråling produseres av ladede partikler som beveger seg gjennom et dielektrisk stoff med en hastighet som er større enn lysets hastighet i mediet. Til tross for produksjon av likhetsfarget lys og en tilknytning til høyenergipartikler, genereres Cherenkov-stråling av en fundamentalt annerledes mekanisme.

Se også

Referanser