论文部分内容阅读
太阳磁场的诊断对研究太阳物理有着重要的意义。而磁场的诊断通常通过塞曼效应利用斯托克斯参量I,Q,U,和V对磁场进行反演。塞曼效应对通常只能对强磁场的进行诊断,而太阳宁静区存在的大量弱磁场很难被直接诊断。近几十年来大量科学家进行着利用汉勒效应(Hanle effect)诊断弱磁场的研究。而利用汉勒效应诊断弱磁场需要对偏振的产生机制有一个完整的理解。直到近年来,利用对偏振的测量精度达到10-5ZIMPOL(ZurichImaging Polarimeter)技术获得以斯托克斯Q/I表征的第二太阳光谱(Secondsolar Spectrum)展现丰富的散射偏振特征,促使了对偏振研究的蓬勃发展。通过对第二太阳光谱的研究,可以使我们对偏振产生机制理解的更为透彻,从而使利用汉勒效应诊断弱磁场逐渐成为可能。 本研究主要介绍了用量子电动力学为基础的密度矩阵来研究偏振光谱产生的物理过程。我们使用的是由E.LandiDeglInnocenti在平直光谱近似下得到的公式。我们采用了7个原子能级的Mg原子模型,研究了MgI b线由散射产生的偏振轮廓Q/I和U/I在磁场中的变化。MgI b线非常适合用来研究下能级的汉勒效应,对亚高斯的磁场非常敏感,没有考虑部分频率再分布以及辐射转移所带来的影响。研究的结果显示MgI三线结构的Q/I和U/I轮廓对磁场的敏感范围分为两段,由下能级汉勒效应主导的0.001高斯到0.1高斯,有上能级汉勒效应主导的1高斯到10高斯。在下能级汉勒效应主导的磁场范围内,我们发现b4线的偏振度随着磁场强度的增加而增加,这是由于各个能级的原子能级排列分量(atomic alignment)都通过统计平衡方程耦合在一起,致使下能级的原子的排列分量的变化对上能级的原子的排列分量有一定想。因此虽然b4线的下能级J为零没有原子能级的排列分量,但是由于其他能级的反馈而使得上能级的排列分量发生变化导致偏振度增加,使b4线的偏振度随磁场强度的增加而增加。研究结果表明,由邻边昏暗效应所得到的不对称因子(anisotropy factor)不适合用来处理如Mg I b线等强线的谱线轮廓。连续谱可以十分明显的改变谱线的展宽。为了得到与观测结果相吻合的MgI b谱线轮廓必须要考虑二向色性。MgI b线十分适合用来研究下能级极化的汉勒效应,并且对亚高斯范围的磁场十分敏感非常适合用来诊断色球宁静区的极弱磁场,另外汉勒效应不仅可以退偏振还可以使偏振度增加。