ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Подробности взаимодействия молекул газа с твёрдой поверхностью из "Физика и химия поверхностей" Прямым доказательством того, что молекулы, ударяющиеся о поверхность, могут некоторое время оставаться на ней до испарения, является остроумный, но трудно осуществляемый опыт Клау-зинга , заключавшийся в следующем пучок атомов направлялся через узкое отверстие на диск, который можно было приводить во вращение с большой скоростью. Когда диск находился в покое, ударявшиеся о него атомы вновь испарялись и симметрично оседали вокруг отверстия, через которое они первоначально проходили. При вращении же диска, испарявшиеся с него атомы оказывались смещёнными в одну сторону от отверстия. Использование этого опыта для получения количественных результатов осложнялось тем, что здесь трудно выяснить, в какой мере это смещение вызвано тангенциальной составляющей количества движения, сообщённого диском атомам, пробывшим достаточное время на его поверхности, чтобы притти с ней в равновесие, и в какой мере—расстоянием, пройденным этими атомами вместе с диском. [c.356] Гораздо более веским доказательством волновой природы молекулярных лучей является их диффракция, наблюдавшаяся Эстерманном и Штерном 2 при помощи естественной решётки, образуемой поверхностными атомами такою простого гетерополярного кристалла, как фтористый литий. Диффракция получалась при падении лучей по диагонали элементарной кубической ячейки кристалла, т. е. по направлениям линий, соединяющих одноимённо заряженные ионы кристаллической решётки. [c.358] Диффракционные максимумы не так резки, как при диффракции монохроматических рентгеновских лучей или электронов с одинаковой скоростью кривые зависимости интенсивности диффрагирован-ных лучей от уг.)а диффракции по своей форме аналогичны максвелловским кривым распределения скоростей. Это объясняется тем, что, согласно формуле де-Бройля, длина волны молекул обратно пропорциональна их скорости, последняя же непостоянна в молекулярном пучке и колеблется около некоторого наиболее вероятного значения по закону Максвелла. [c.358] В некоторых случаях число закономерно диффрагированных и отражённых молекул приближалось к общему числу падающих молекул, откуда следует, что лишь немногие из молекул конденсировались на время, достаточно долгое, чтобы потерять направление. [c.358] Таким образом, в зависимости от направления падения молекул на поверхность, происходит избирательная адсорбция. Дальнейшие вычисления, однако, указывают на то, что атомы гелия обладают на поверхности подвижностью, свободно передвигаясь по ней. Пройдя расстояние порядка 10 см, они, повидимому, испаряются в том же направлении, как если бы они просто сразу отражались. Если бы в опытах Фриша н Штерна это происходило во всех случаях, то сёдел на кривых не получалось бы, и явление избирательной адсорбции не могло бы быть обнаружено экспериментально. Но последующее испарение в заданных направлениях может происходить только в том случае, когда поверхность кристалла идеально правильна и чиста если движущийся по поверхности атом гелия встречает на своём пути другой адсорбированный атом или неровность поверхности, то направление его движения и его энергия должны измениться, вследствие чего в направлениях, соответствующих избирательной адсорбции, отражённых или диффрагированных лучей почти или совершенно не будет. [c.359] Полученные значения коэффициента аккомодации колеблются в пределах от единицы до 0,1 и ниже. Как было ыяснено Кнудсеном, шероховатость поверхности повышает коэффициент аккомодации, что объясняется тем, что многие молекулы испытывают более одного столкновения с поверхностью, благодаря отскокам и повторным ударам о поверхность под новым углом к общей плоскости поверхности. Было установлено, в особенности в работе Блоджетт и Лэнгмюра, что адсорбционные поверхностные плёнки сильно влияют на величину этого коэффициента. Возможно, что единственные значения коэффициента аккомодации для действительно чистых металлических поверхностей были получены Робертсом (для гелия и неона, главным образом на вольфраме). По данным Робертса, на действительно чистых поверхностях эти газы дают очень низкие значения коэффициента аккомодации (для гелия около 0,06 при комнатной температуре и 0,025 при 79° К), но адсорбционные плёнки сильно его повышают. Для неона этот коэффициент был равен 0,08 при температуре жидкого воздуха и слегка понижался (до 0,07) при комнатной температуре. При наличии адсорбционных плёнок получались, как правило, гораздо более высокие значения а, достигающие в отдельных случаях 0,6. [c.360] Вернуться к основной статье