Cтраница 2
Пусть v3H - частота изменения энергии электрона, т.е. l / v3n - характерное время, за которое из-за столкновений с атомами заметно изменяется энергия электрона. Если, например, потери энергии электрона определяются упругими соударениями электрона с атомами, то v3H - mvy / M, где vy - частота упругих соударений электрона с атомом, т - масса электрона, М - масса атома. [16]
Некоторые процессы, например ионизация, имеют резкий энергетический порог; другие ( прилипание электрона к молекуле) наиболее вероятны при низких энергиях. Обычно эти процессы очень чувствительны к энергии, однако упругие соударения электронов низких энергий зависят от энергии не так сильно. Тем не менее эта зависимость существенна при вычислении суммарной величины эффекта ( см. гл. В этом случае необходимо знание функции распределения электронов по скоростям. [17]
Задача 3.27. Электрический ток протекает через слабоионизованный одноатомный газ, находящийся в промежутке между двумя параллельными бесконечными электродами. Функция распределения электронов по скоростям максвелловская, температура электронов значительно превышает температуру газа и частота упругого соударения электрона с атомами не зависит от скорости электрона. Выяснить устойчивость тока относительно изменений плотности электронов. [18]
Пусть v3H - частота изменения энергии электрона, т.е. l / v3n - характерное время, за которое из-за столкновений с атомами заметно изменяется энергия электрона. Если, например, потери энергии электрона определяются упругими соударениями электрона с атомами, то v3H - mvy / M, где vy - частота упругих соударений электрона с атомом, т - масса электрона, М - масса атома. [19]
Драйвестейн принимает, что электрическое поле равномерно и что скорость направленного движения во много раз больше средней скорости теплового движения. Он учитывает лишь упругие соударения электронов с частицами газа и пренебрегает влиянием неупругих соударений на движение электронов. Исходным положением служит равновесие между средним приростом энергии на длине одного свободного пробега электрона и средней потерей энергии при каждом соударении. [20]
Электроны, образующиеся во всех электрических разрядах при ионизации части атомов и молекул газа, в основном и обеспечивают передачу энергии от электрического поля тяжелым частицам газа. Этот процесс передачи энергии осуществляется благодаря столкновениям между электронами и молекулами газа. Энергия поступательного движения молекул увеличивается при упругих соударениях электронов с молекулами, а неупругие соударения приводят к возбуждению молекул, диссоциации или ионизации их. Во всех случаях число столкновений в единицу времени в единице объема газа растет прямо пропорционально увеличению давления газа и концентрации электронов. [21]
При практическом применении ртутного разряда в источниках света для - облегчения зажигания разряда кроме ртути в разрядную трубку вводится еще какой-либо инертный газ - обычно аргон - при давлении в несколько лш Hg. Понятно, что при одном и том же малом давлении ртутного пара присутствие аргона существенно меняет картину распределения мощности разряда. Присутствие аргона при концентрации атомов последнего, значительно превышающей концентрацию атомов ртути, приводит вследствие многочисленных упругих соударений электронов с атомами аргона к значительному увеличению общей длины зигзагообразного пути, пробегаемого электроном. Поэтому увеличивается число соударений электронов с атомами ртути, а, следовательно, и число возбуждающих столкновений. Поэтому в грубом приближении мы вправе ожидать примерно такого же распределения расходуемой мощности, которое следует из диаграммы рисунка 150 для абсциссы, соответетаующей давлению в несколько мм Hg. Однако опыт показывает, что изменение парциального давления паров ртути, небольшое по сравнению с общим давлением, сильно отзывается на удельном весе резонансного излучения. Так, при диаметре трубки 3 см и силе тока 0 65 амп давление паров ртути, оптимальное по отношению к резонансному излучению, - 0 01 мм Hg. Это соответствует температуре жидкой ртути в разрядной трубке 40 С; при температурах 60 или 20 С, что соответствует давлениям ртутного пара 0 05 и 0 001 мм Hg, относительная интенсивность резоиансного излучения значительно меньше. [22]
При этом полагалось, что электрон изменяет свою энергию в результате упругих соударений с атомами газа. В данной задаче мы снимем это предположение, но будем считать, что сферически симметричная часть функции распределения нам известна. Поскольку сечение упругого соударения электрона с атомом значительно превышает сечение неупругих переходов, то два последних уравнения системы уравнений (2.28) остаются в силе. Они позволяют выразить дрейфовую скорость через сферически симметричную часть функции распределения. [23]
Движение электронов в слабоионизованном газе определяет его электрические параметры и поэтому представляет практический интерес. Поведение электронов в газе обусловлено влиянием внешних полей, а также столкновением электронов с частицами газа. Учет этих факторов позволяет в конкретных случаях, которые будут рассмотрены в представленных задачах, определить функцию распределения электронов по энергиям. Кроме того, при решении кинетического уравнения может быть использован тот факт, что сечение упругого соударения электронов с частицами газа всегда много больше сечения неупругого рассеяния. [24]
Ланжевена уже не применима, подвижность ионов К сперва увеличивается, затем уменьшается. Многочисленные данные о движении электронов в электронных трубках, почерпнутые из практики, а также ряд тщательно поставленных количественных опытов отклонения электронов в электрическом и магнитном полях показывают, что к свободным электронам, беспрепятственно движущимся в этих полях, применимы законы электродинамики и механики с учетом зависимости массы электрона от скорости. В частности, свободный электрон может обладать любым значением энергии и любым импульсом, без каких-либо квантовых ограничений. Иначе обстоит дело, когда электрон встречает на своем пути ту или иную частицу и вступает с ней во взаимодействие. Это относится не только к тому случаю, когда электрон, передавая частице часть своей энергии, переводит ее из одного энергетического состояния в другое или же захватывается этой частицей ( например, при образовании нейтрального атома из положительного иона и электрона), но и к упругим соударениям электронов с другими частицами. Так, распределение электронов, рассеянных частицами газа по различным направлениям их дальнейшего движения, не соответствует распределению, вытекающему из обычных законов механики и электродинамики. Оказывается, что при переходе от малых углов рассеяния к большим наблюдается ряд максимумов и минимумов. [25]