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Energiegewinn

 Die in den Zylinder aus allen Richtungen ALT eingebrachte Energie ist im optischen und UV Wellenlängenbereich maßgeblich beeinflußt durch Streuung, da interne Energiequellen nicht vorhanden sind. Bei der Einführung von RRS in die STG kommt zu dem Energiegewinn durch Streuung, die in das untersuchte Volumen gelangt, auch der Teil der Strahlung, der durch Streuung eine Änderung der Wellenlänge erfährt und positiven Beitrag innerhalb des Wellenlängenintervalls ALT hat.
Unabhängig von der RRS entspricht die RAYLEIGH- gestreute Energie, die in den untersuchten Raumwinkel ALT fällt, der geschwächten Energie gewichtet mit der Größe ALT, wobei ALT die RAYLEIGH Phasenfunktion ist. Damit ergibt sich die durch Richtungsänderung der Strahlung im untersuchten Volumen gewonnene Energie ALT aus der Richtung ALT in Richtung ALT zu:

ALT   

Die Integration über alle Raumwinkel ALT im Raumwinkelbereich ALT bestimmt den gesamten Beitrag der durch RAYLEIGH Streuung zu erwarten ist:  

 ALT (2)

Im Gegensatz zur vorher besprochenen Schwächung gilt es jetzt, die Zerlegung der RAYLEIGH- gestreuten Energie in elastisch sowie Rotations- RAMAN gestreute vorzunehmen. Es ist für den hier diskutierten Energiegewinn durch ,,räumliche`` Streuung nun zu berücksichtigen, daß die ,,Wellenlängenstreuung`` durch RRS ihrerseits zu Gewinnen und Verlusten führt:
Gewinn: Dem Energiegewinn durch Umverteilung mittels RRS liegt zugrunde, daß Energie in das untersuchte Intervall ALT durch STOKES- und ANTI-STOKES- Linien, erregt durch Wellenlängen ALT,eingetragen wird.
Verlust: Dem Gewinn gegenüber steht der Verlust der Energie durch Energieumverteilung, denn die untersuchte Wellenlänge ALT repräsentiert ihrerseits eine Anregungswellenlänge für RRS Linien an den Wellenlängen ALT. Der nach Verlust im Intervall ALT verbleibende Teil der Energie ALT wird als rein elastisch- gestreut (CABANNES Streuung, siehe Kapitel 3) betrachtet und ergibt sich gerade als Differenz der ``klassisch'' RAYLEIGH- gestreuten Energie und der Summe aller L durch RRS angeregten Energien (STOKES- und ANTI-STOKES). Damit läßt sich die RAYLEIGH- gestreute Energie wie folgt schreiben:  

 ALT (3)

Wobei ALT die RRS Phasenfunktion, sowie ALT, der RRS Streukoeffizienten (siehe Abschnitt 3) ist. Nun werden folgende Abkürzungen eingeführt:

ALT (4)

Die Reihenfolge der Indizes im Fall der durch RRS emittierten Energie ist wie folgt gewählt worden: erster Index: Anregungswellenlänge, zweiter Index: angeregte Wellenlänge. Die gesamte durch RAYLEIGH Streuung emittierte Energie ist mit Gleichung 3 wie folgt formulierbar:  

 ALT (5)

Der Vergleich von Gleichung 2 und 5 zeigt, daß die Balance der Terme 2 und 3 in Gleichung 5 bestimmt, wie stark die emittierte Energie von der ``klassisch'' RAYLEIGH gestreuten Emissionsenergie abweicht. Diese Balance kann im wesentlichen durch den Radianzunterschied ALT gestört werden, nicht aber durch die Wellenlängenabhängigkeit der RRS Querschnitte, die vergleichsweise klein ist.



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Marco Vountas