Хаотическое движение - электрон
Cтраница 4
В отсутствие электрического поля состояние электронного газа таково, что число электронов, движущихся справа налево, равно числу электронов, перемещающихся в обратном направлении. При наложении поля возникают силы, заставляющие электроны двигаться вдоль поля. Распределение электронов в пространстве импульсов теряет симметрию по отношению к началу координат - оно сдвигается по направлению поля. Наряду с хаотическим движением электронов, происходящим с огромной скоростью, возникает упорядоченное движение, создающее электрический ток. [46]
При постоянных анодном, сеточном и накальном напряжениях анодный ток не является все же абсолютно постоянным. Количество электронов, испускаемых катодом за одинаковые промежутки времени, неодинаково, а изменяется по случайному закону. Эти колебания тока ( флуктуации), ничтожные по величине, могут быть обнаружены при большом усилении в виде шума, который называется флуктуационным. Другой причиной флуктуа-ционного шума является хаотическое движение электронов в проводниках, в результате которого в данный момент в проводнике проходит в одном направлении больше электронов, чем в другом. Величина этого шума, называемого контурным, пропорциональна температуре, сопротивлению цепи, в которой он возникает, и полосе пропускания усилителя. [47]
 |
Зависимость типа разряда от плотности тока и давления газа.| Схема измерения термоэлектронной эмиссии. [48] |
При движении в поле электроны приобретают энергию. При упругих соударениях с частицами газа электроны вследствие своей малой массы отдают только ничтожную часть энергии. Но соударения с частицами газа вызывают хаотические изменения в направлении движения электронов. Таким образом, энергия, приобретаемая электронами при движении в поле, рассеивается в энергию их хаотического движения. В итоге средняя кинетическая энергия хаотического движения электронов в газоразрядной плазме оказывается значительно больше средней энергии нейтральных частиц газа. Иначе говоря, электронный газ в плазме имеет как, бы более высокую температуру, чем действительная температура газа в плазме. Эта разность между условной температурой электронного газа в плазме и действительной температурой газа может составлять десятки тысяч градусов. [49]
Если 9 мало, что соответствует длинным волнам, то В практически равно единице и имеет место почти полное прохождение волн. Но если 0 близко к я / 2, что соответствует наиболее коротким волнам, возможным в этой системе, то будет иметь место почти полное отражение даже при малом а. Таким образом, даже незначительная нерегулярность структуры практически полностью исказит хвост волны. Если возмущение возникает между двумя такими неоднородностями, то значительная доля энергии много раз отразится, прежде чем пройти через какую-то из них, а некоторое число слабых неоднородностей даст хаотическое движение, сильно напоминающее тепловое. В реальном твердом теле мы встречаемся с трехмерным вариантом этой же задачи, причем неоднородности создаются хаотическим движением электронов ( атомов и ионов) даже в кристалле или флуктуациями плотности в стекле. [50]
Необходимо, однако, отметить, что ни (7.21) ни (7.22) не согласуются с экспериментом. Например, выражение (7.22) предполагает, что пробой не зависит от полярности; между тем известно, что полярность влияет на условия пробоя. Имеется ряд причин, вызывающих наблюдающиеся расхождения: они могут обусловливаться как явлениями в газе, так и на электродах. В очень сильных полях с резкими неоднородностями электроны, двигаясь в газе, не успевают приобретать равновесную скорость, соответствующую полю. Чтобы приобрести скорость, равновесную для данного значения поля, электроны должны достаточно часто испытывать столкновения, чтобы преобразовать энергию, полученную от поля, в энергию хаотического движения. Это оказывается невозможным, если поле изменяется, например, более чем на несколько процентов на длине среднего свободного пробега. Если поле возрастает в направлении движения, то энергия хаотического движения электрона в данной точке всегда будет меньше равновесной энергии. Другими словами, интенсивность ионизации оказывается смещенной в направлении движения. Это может быть показано путем замены неоднородного поля некоторой воображаемой системой. [51]
Страницы: 1 2 3 4