On new representations of well-known physical phenomena

Abstract

New theoretical description of well-known physical phenomena are announced. 1. The description of wave interaction in plasma in terms of spontaneous and stimulated processes is discussed. Such a description is not only attractive from the methodological point of view, but also offers new possibilities for the understanding of physical processes related to the interaction of radiation with matter. Moreover, there exists an intimate relationship between spontaneous and stimulated processes that can simplify the calculation of nonlinear terms for systems with multi-wave interactions. 2. It is shown by the example of two-level system that generation of coherent radiation is realized in excess of the threshold, determined by the equality of the squared population inversion to the half of the total number of all possible states. 3. The spectrum of waves emitted by oscillator, trapped in an external potential well is analyzed. It is assumed that the eigenfrequency of the oscillator is much greater than the frequency of oscillations in the potential well. The effect of the recoil on the absorption and emission of the oscillator is discussed. Since the energy of the slow oscillations in well is equal to the recoil energy, the intensity of the absorption and emission lines at the eigenfrequency exceeds the intensity of other spectral lines. 4. The formation of gravity surface waves with abnormally high amplitude, that occurs only in initial stage of nonlinear regime of modulation instability in the ocean, is considered. 5. The intensive long-wave Langmuir oscillation in plasma has been generated by a high-current charged-particle beam and a maser radiation is unstable. It being known the field energy density often exceeds the thermal energy density of plasma. In this case the modulation instability of intensive oscillation results one plasma density cavity over a wavelength of the intensive oscillation. It is shown, that kinetic limitation mechanism of cavity deepening is the local capture of ions. It should be noted, the potential of cavity is quite low for capture of great part of electrons with considerable kinetic energy. Анонсовано нові описи відомих фізичних явищ. 1. Обговорюється опис хвилевих взаємодій в плазмі у термінах спонтанних та вимушених процесів. Такий опис привертає увагу не тільки з методологічної точки зору, а також відкриває нові можливості для розуміння фізичних процесів, що відносяться до взаємодії випромінювання з речовиною. Крім того існує значний зв'язок між спонтанними та вимушеними процесами, що дозволяє спростити обчислення нелінійних доданків в виразах для багатохвильових процесів. 2. На прикладі дворівневої системи показано, що виникнення когерентного випромінювання можливо при перевищенні порогу, що визначається рівністю квадрата інверсії половині повного числа станів системи. 3. Проаналізовано спектр хвиль, що генерує осцилятор, який захвачено в зовнішню потенційну яму. Власна частота осцилятора набагато більша частоти його коливань в потенційної ямі. Враховано ефект віддачі осцилятора при випромінюванні та поглинанні. В тому випадку, коли енергія віддачі дорівнює енергії повільних коливань осцилятора в потенційної ямі, інтенсивність ліній випромінювання та поглинання на його власної частоті значно перевищує інтенсивність інших ліній спектру. 4. Показано, що формування гравітаційних поверхневих хвиль аномально великої амплітуди в океані можна побачити тільки на начальної стадії нелінійного режиму модуляційної нестійкості хвиль в океані. 5. Інтенсивні довгохвилеві ленгмюрівські коливання, що генеруються пучками заряджених часток та мазерним випромінюванням, виявляються модуляційне нестійкими. Досить часто густина енергії поля значно перевищує густину теплої енергії плазми. В цьому випадку результатом модуляційної нестійкості є виникнення однієї каверни густини плазми на масштабі довжини інтенсивної хвилі. Показано, що кінетичним механізмом обмеження процесу поглиблення каверни є локальний захват іонів. Відмічається, що потенціал каверни замалий для захвату значної частини електронів, які мають значну кінетичну енергію.

Анонсированы новые описания известных физических явлений. 1. Обсуждается описание волновых взаимодействий в плазме в терминах спонтанных и индуцированных процессов. Такое описание привлекательно не только с методологической точки зрения, но и открывает новые возможности для понимания физических процессов, относящихся к взаимодействию излучения с веществом. Кроме того, существует глубокая связь между спонтанными и индуцированными процессами, которая позволяет упростить вычисления нелинейных слагаемых в выражениях для многоволновых взаимодействий. 2. На примере двухуровневой системы показано, что возникновение когерентного излучения возможно при превышении порога, определяемого равенством квадрата инверсии населенностей половине полного числа состояний системы. 3. Изучен спектр волн, генерируемых осциллятором, захваченным во внешнюю потенциальную яму. Собственная частота осциллятора при этом много больше частоты его колебаний в потенциальной яме. Учитывается эффект отдачи осциллятора при излучении и поглощении. В том случае, если энергия отдачи равна энергии медленных колебаний осциллятора в потенциальной яме, интенсивность линий излучения и поглощения на его собственной частоте превышает интенсивности других спектральных линий. 4. Показано, что формирование гравитационных поверхностных волн аномально большой амплитуды, происходит только на начальной стадии нелинейного режима модуляционной неустойчивости океанского волнения. 5.Генерируемые пучками заряженных частиц или мазерным излучением интенсивные длинноволновые ленмюровские колебания плазмы оказываются модуляционно неустойчивы. Причем часто плотность энергии поля достигает и порой превосходит плотность тепловой энергии плазмы. В этом случае результатом модуляционной неустойчивости является возникновение каверны плотности плазмы на масштабах длины интенсивной волны. Показано, что кинетическим механизмом стабилизации дальнейшего углубления каверны плотности является локальный захват ионов. Отмечено, что потенциал каверны оказывается недостаточным для захвата большей части электронов, обладающих значительной кинетической энергией.