Неупругое столкновение - электрон
Cтраница 3
Относительная роль всех перечисленных видов взаимодействий электронов друг с другом и с молекулами может меняться вместе с условиями разряда, в частности с давлением. Например, при низких давлениях и не очень слабом токе разряда важным фактором в установлении распределения являются, по-видимому, неупругие столкновения электронов с молекулами. При этих условиях, как показывает опыт, длина релаксации оказывается близкой к длине свободного пробега электрона. Это показывает, что уже первые столкновения вызывают резкие изменения скоростей электронов, что может случиться только при неупругом их столкновении. [31]
В таких пленках на границах отдельных слоев могут образовываться энергетические барьеры для носителей заряда, увеличивающие сопротивление пленок и их электрическую прочность. Увеличение электрической прочности может быть обусловлено также тем, что при толщине отдельных слоев, соизмеримых с длиной свободного пробега электронов, вероятность неупругого столкновения электронов с узлами решетки уменьшается. [32]
Успешный расчет эффективного сечения молекул воды для каждого из процессов ионизации и диссоциации во всем диапазоне энергий электронов не может быть выполнен, пока не будут детально изучены потенциальные кривые различных возбужденных уровней молекулы воды и ее положительного иона. Однако, поскольку все эти процессы ионизации и диссоциации являются по существу электронным возбуждением, появляющимся в результате удара электрона, изменение скорости будет аналогично изменению скорости при неупругом столкновении электронов с атомами. [33]
Лампа с самостоятельным разрядом имеет холодный катод. При подаче напряжения происходит холодная эмиссия электронов из катода. При неупругом столкновении электронов с молекулами происходит ионизация газа ( образуются положительные и отрицательные ионы), а также рекомбинация возникших ионов. Процесс рекомбинации сопровождается характерным свечением. Положительные ионы при движении к катоду могут приобрести значительную энергию. Поэтому под действием интенсивной бомбардировки этими ионами ( а также вследствие фотоэффекта, вызванного свечением газоразрядной плазмы) с катода вылетают новые порции электронов. Процесс постепенно нарастает до определенного значения. В баллоне лампы образуется газоразрядная плазма с большой концентрацией ионов и электронов. [34]
При данных условиях задачи имеется мало быстрых электронов, способных возбудить или ионизовать атом, так что потеря энергии этими электронами после возбуждения атомов не изменит функции распределения медленных электронов. При этом предположении интеграл столкновений для сферически симметричной части функции распределения имеет вид / ст ( / 0) - VH / O. Здесь частота неупругого столкновения электрона с атомами VH Маизя ( v), где Na-плотность атомов, v-скорость электрона, стн - полное сечение возбуждения и ионизации атома электронным ударом. Мы считаем, что плотность электронов мала, так что возбужденный атом успевает вернуться в основное состояние или уйти на стенки до следующего столкновения с электроном. [35]
 |
Энергетическая схема уровней неона, показывающая совпадение уровней неона с уровнями гелия 23P2. ( h 23Si, 2 So и 2 Pi и лазерные переходы, наблюдаемые в смеси Не-Nc. [36] |
Получение инверсной населенности возможно также и с возбужденного уровня, если он достаточно хорошо заселен. Следует отметить, что для нейтральных атомов случаи совпадения длин волн оптических переходов крайне редки. Если возбужденнее состояние связано радиационным переходом с основным состоянием, то из приближения Борна без учета электронного обмена следует, что это возбужденное состояние селективно возбуждается в результате неупругих столкновений электронов с атомами. [37]
 |
Кривая кратных критических. [38] |
Первый вид столкновений называется упругим столкновением. При столкновении быстро движущегося упругого тела с другим упругим телом, медленно движущимся, первое теряет долю своей энергии, равную в среднем двукратному отношению масс сталкивающихся тел. Так как масса электрона в 1835 раз меньше массы атома водорода, то при упругих столкновениях с атомами даже легких газов электроны теряют лишь около 10 - 4 своей кинетической энергии. Столкновение, сопровождаемое передачей кинетической энергии движения электрона атому в виде энергии возбуждения или энергии ионизации, называется неупругим столкновением электрона, и притом неупругим столкновением первого рода в отличие от столкновений второго рода, о которых речь будет ниже. [39]
Представления квантовой механики опираются на богатейший экспериментальный материал, накопление которого происходило в течение более полувека, включая конец XIX и первую половину XX столетий. Среди множества работ выделяется ряд экспериментов, которые послужили определенными вехами и по этой причине могут быть названы решающими. К ним относятся связанные с излучением абсолютно черного тела опыты Люммера и Принсгейма в сочетании с теоретическими исследованиями Планка ( 1900 г.); опыты Франка и Герца, посвященные неупругим столкновениям электронов с атомами ( 1914 г.); исследования Милликэна по фотоэффекту, подтвердившие закономерности, предсказанные ранее Эйнштейном ( 4914 г.); опыты Штерна и Герлаха по расщеплению атомных пучков в неоднородных магнитных полях ( 1921 г.); измерения длины волны рентгеновского излучения при рассеянии на веществе, выполненные Комптоном ( 1923 г.); опыты Дэвиссона, Джерме-ра, Тартаковского по дифракции электронов ( 1927 г.) и др. Эти эксперименты ( и многие другие, не получившие столь громкой известности) составляют тот фундамент, на котором в течение десятилетий строилась, совершенствовалась, освобождалась от различного рода парадоксов и, наконец, приобретала свою нынешнюю стройность квантовая теория. [40]
Опыты показывают, что напряжение зажигания [ 73 в газоразрядной трубке с плоскими электродами, параллельными друг другу, зависит от химической природы газа, материала катода и произведения давления р газа на расстояние d между электродами трубки. Более сложный вид имеет зависимость ( 73, представленная на рис. 20.6. Ее можно пояснить следующим образом. Зависимость напряжения зажигания от давления газа и расстояния между электродами определяется двумя условиями возникновения самостоятельного газового разряда: во-первых, необходимо, чтобы энергия, приобретаемая электронами под действием электрического поля, была достаточна для ударной ионизации молекул газа, а энергия, приобретаемая положительными ионами, была достаточна для выбивания электронов из катода; во-вторых, необходимо, чтобы вероятность неупругих столкновений электронов с молекулами газа была сравнительно велика, так как в противном случае число носителей тока в газе его проводимость будут малы. Электроны и положительные ионы ускоряются электрическим полем в процессе их свободного пробега между двумя последовательными столкновениями с молекулами газа. [41]
Упругие столкновения электронов с атомами не приводят к деформации атомной решетки, поэтому не происходит ионизации атома. Такие столкновения приводят к повышению кинетической энергии молекул и атомов и, как следствие, к повышению температуры. Такие упругие столкновения характерны для сварочной дуги, в которой электрон находится в поле малого напряжения и движется в атмосфере газов и паров при атмосферном давлении. Поэтому число упругих столкновений электронов с атомами велико, и это обусловливает высокую температуру дуги. Неупругие столкновения электронов с атомами приводят к сильному возбуждению атомов и к процессам ионизации. [42]
Физическую основу определения концентрации примеси составляет зависимость интенсивности спектральных линий от количества загрязнения. Эта связь имеет линейный характер, если небольшое изменение концентрации не приводит к смещению теплового равновесия между электронами и ионами. Подобное положение всегда существует в изотермической плазме, в неизотермической же дело обстоит иначе. При обсуждении данного вопроса необходимо подробно рассмотреть соотношение величин потенциалов ионизации основного и примесного компонентов. С увеличением концентрации микрокомпонента снижается электронная температура, потому что одновременно возрастает число неупругих столкновений электронов с примесными атомами. Это увеличение и абсолютно, и относительно. Оно абсолютно по отношению к совокупности всех неупругих столкновений, происходящих при малых концентрациях примеси, и относительно из-за уменьшения числа столкновений с участием атомов основного газа. Следовательно, интенсивность света возрастает быстрее, чем увеличивается концентрация загрязнения. [43]
Так, в ферримагнитных полупроводниках в отличие от ферро - ( одна магнитная подрешетка) и антиферромагнитных ( две магнитные подрешетки, компенсирующие друг друга) существуют две нескомпенсированные магнитные подрешетки, в результате чего возникает разностный самопроизвольный магнитный момент. Особенностью таких полупроводников является то, что спектр элементарных возбуждений магнитной подсистемы у них, кроме низкоактивационной акустической, содержит также высо-коактивационную оптическую ветвь с энергией активации порядка температуры Кюри. Здесь нетрудно увидеть аналогию с колебаниями атомов кристалла и возникновением акустических и оптических фононов. Очевидно, эту аналогию можно продолжить и ожидать в подобных веществах, помещенных в квантующее магнитное поле, ряд эффектов, основанных на свойствах электронного энергетического спектра и неупругом столкновении электронов с оптическими магнонами. [44]
Страницы: 1 2 3