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Uma abordagem estocástica do aprisionamento radiativo atómico incoerente

Authors: Pereira, Ana Rita de Faria Alves;

Uma abordagem estocástica do aprisionamento radiativo atómico incoerente

Abstract

O aprisionamento radiativo incoerente de radiação ressonante em vapores atómicos e estudado fazendo uso de uma abordagem estocástica, que corresponde, essencialmente, a um modelo conhecido como representação de difusão múltipla. O fenómeno e simulado computacionalmente, em meios atómicos, para um modelo de dois níveis e em condições de resposta linear do sistema. São considerados os detalhes geométricos das células (formas e dimensões) e é dada particular ênfase aos efeitos de redistribuição parcial em frequências. São calculados os parâmetros da teoria utilizando grandezas adimensionais, nomeadamente opacidades e frequências normalizadas, de modo a permitir uma maior generalidade e aplicabilidade dos resultados obtidos. São apresentados resultados de tempos de vida médios de retenção da excitação na amostra, rendimento global de remissão para o exterior da célula, distribuições espectrais da radiação detectada, distribuições espaciais das espécies excitadas e decaimentos de intensidade para geometrias uni e tridimensionais. Dentro das últimas, foram feitos estudos para células paralelepipédicas e cilíndricas. E feita uma comparação dos resultados obtidos com resultados experimentais existentes na literatura para o modo fundamental, para as linhas ressonantes do mercúrio de 185 nm, em condições de redistribuição parcial em frequências, e de 254 nm, em condições de redistribuição completa em frequências. A concordância verificada e boa, sendo que as diferenças relativas são de cerca de 5% para o caso de redistribuição completa e variam de 0,4% em células sem argon a cerca de 30% na presença de argon, para o caso de redistribuição parcial. Conclui-se que, para a linha de 254 nm, as condições de redistribuição completa são validas. Pelo contrário, os resultados para a linha de 185 nm, mostram que os efeitos de redistribuição parcial têm de ser tomados em consideração. E ainda apresentado um caso de estudo unidimensional que permite discutir de forma extensa as vantagens relativas dos algoritmos de Monte-Carlo e de cadeias de Markov, duas das alternativas para a quantificação dos parâmetros do modelo estocástico. O aprisionamento da radiação ressonante em vapores atómicos e tratado como um caso de difusão anómala, em particular de superdifusão, caracterizado por um espraiamento da excitação mais rápido que o previsto pela difusão Browniana padrão, em resultado de uma distribuição de tamanhos de saltos com momentos infinitos, conhecida como voo de Levy. Define-se uma função de distribuição de opacidade de linha, em condições de redistribuição parcial, e discute-se a relação entre esta distribuição, os mecanismos de redistribuição de frequências entre absorção e posterior remissão (alargamento de Doppler puro, alargamento de Doppler e natural e alargamento combinado de Doppler, natural e colisional) e as funções de distribuição de tamanho de saltos. Conclui-se que a redistribuição parcial no referencial do laboratório retém um carácter da redistribuição considerada no referencial do átomo em repouso para opacidades elevadas e que, em consequência, há uma quebra do carácter de super difusão no caso de alargamento combinado natural e de Doppler, algo ainda não identicado de forma clara na literatura.

Country
Portugal
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