Столкновения первого и второго рода

Рис. 144. Зависимость эффективного сечения столкновений первого ( 1) и второго (Рз) род от анергии электронов К д.тя возбужденных атомов [237].

II1-3-2. Нет. Не имеет ничего общего с вечным движением первого рода, так как движущийся объект совершает некоторую работу (против трения, например). Двигающиеся молекулы часто теряют энергию при столкновениях, однако тут же получают ее при других столкновениях. Трение не уничтожает энергии молекул, но только делает ее более хаотичной. В газе движение уже случайно настолько, насколько это может быть. Что касается вечного движения второго рода (нарушение второго закона), то оно могло бы быть только, когда неупорядоченное (тепловое) движение молекул переходит в упорядоченное движение (работу), причем этот процесс не должен сопровождаться никакими другими процессами. [c.233]

Наибольший интерес представляет определение вероятности того или иного процесса. Следует отметить два результата квантовомеханического рассмотрения задачи. Во-первых, вероятность столкновений второго рода тем больше, чем меньше разность энергий обоих состояний. Например, сечение передачи энергии от возбужденного атома Н ( Р,) атому Ка в основном состоянии с образованием атома Ка 9 512 очень велико, [c.301]

Пример зависимости эффективных сечений столкновений первого и второго рода от энергии электронов приведен на рис. 144. —эффективное сечение столкновения электрона с атомом Н , переводящего последний из резонансного состояния в состояние а —-для столкновения атома в состоянии с электроном, переводящего атом в состояние. Критический потенциал возбуждения составляет около 0,6 а для обратного процесса критического потенциала, конечно, не существует, однако только медленные электроны [c.302]

В истолковании механизма передачи энергии все еще существует множество противоречий. Имеются четыре возможных механизма миграции энергии [Ь54]. Первым из них является простое столкновение, называемое столкновением второго рода , при котором энергия передается от электронновозбужденной молекулы к молекуле, находящейся в основном состоянии, например [c.31]

Если электрон обладает большей скоростью, чем необходимо для ионизации, то при неупругом столкновении с молекулой он отдает лишь столько энергии, сколько необходимо для ее ионизации, а сам продолжает двигаться со скоростью, соответствующей оставшейся энергии. Упругие и неупругие соударения электрона с молекулами или атомами в общем называются соударениями первого рода. Соударения электрона с уже возбужденным либо ионизированным атомом или молекулой называются соударениями второго рода. Столкновение электрона с ионизированной молекулой приводит к образованию нейтральной частицы (процесс рекомбинации). Рекомбинация проходит главным образом на стенках разрядной трубки. [c.146]

Здесь Х1,2— средняя длина свободного пути молекул первого рода, сталкивающихся с молекулами второго рода. Если то молекулы первого рода испытывают значительно больше столкновений с молекулами второго рода, чем между собой следовательно, Хх= Более того, из (1.10) следует, что [c.14]

Значительного увеличения температуры в столбе электрической дуги можно достигнуть путем увеличения частоты столкновения частиц в плазме. Для этого можно использовать тепловые и магнитно-гидродинамические эффекты. Сущность теплового эффекта сжатия [5] электрической дуги (пинч-эффект первого рода) состоит в ограничении объема плазмы электрической дуги путем охлаждения наружных слоев плазмы. Охлаждение внешней области плазмы снижает ионизацию в этой области и ток электрического разряда стремится сконцентрироваться в более горячей центральной части электрической дуги. 5то приводит к увеличению плотности тока в стриммере электрической дуги, а следовательно, и к увеличению температуры. При дальнейшем увеличении плотности тока в электрической дуге первостепенное значение приобретает эффект магнитного сжатия столба разряда (пинч-эффект второго рода) 182]. [c.10]

Здесь имеется в виду превращение энергии электронного возбуждения X в какой-либо иной вид энергии молекулы А. Столкновения, связанные с такими превращениями энергии, носят название ударов второго рода-, к их ч ислу относятся также процессы 3) и 4). Вообще удар первого рода сопровождается превращениями кинетической (или иной) энергии в энергию электронного возбуждения. Например, [c.273]

А, вторая — 1849,5 А. Допустим теперь, что в некотором атоме при столкновении первого рода произошёл переход электрона на уровень, соответствующий резонансному излучению. По истечении времени т этот атом излучает полученный им от электрона квант энергии. Излучённая световая энергия будет поглощена другим атомом, через новый промежуток времени т вновь излучена и так далее. Квант энергии будет передаваться от одного атома к другому, описывая зигзагообразный путь (аналогично диффузии газа), пока не покинет газ, пройдя через стенки содержащего газ сосуда или поглотившись в их толще. Таким образом, если каждый атом и будет оставаться возбуждённым лишь очень короткое время, то всё же в каждый данный момент в газе будут иметься возбуждённые атомы, первоначаль- [c.209]

Увеличение энергии электронов путём соударений второго рода необходимо учитывать в ряде случаев газового разряда, например, при истолковании сравнительной интенсивности излучения тех или иных спектральных линий. Если частица, сталкивающаяся с возбуждённой частицей, — электрон, то энергия может быть передана ему лишь в виде кинетической энергии увеличения скорости движения электрона. Если вторая сталкивающаяся частица — атом, требующий для возбуждения или ионизации меньшего количества энергии, чем потенциальная энергия той возбуждённой частицы, с которой атом сталкивается, то в результате столкновения второго рода атом скажется возбуждённым или ионизованным. При неупругом столкновении первого рода на возбуждение или ионизацию второй частицы затрачивается кинетическая энергия взаимодействующей с ней первой частицы. При неупругом столкновении второго рода второй частице передаётся в виде потенциальной или кинетической энергии потенциальная энергия первой частицы. [c.216]

Влияние азота на синтез озона выражено тремя последними процессами 7, 8 и 9. Первый из них — возбуждение молекул азота при столкновениях с электронами. Возбужденные молекулы азота могут либо потерять энергию возбуждения (процесс 7), либо путем удара второго рода передать ее молекуле кислорода в виде колебательной энергии. Для простоты считают, что при этом молекула кислорода диссоциирует на атомы. Формально кинетика синтеза озона описана уравнением обратимых реакций 1-го порядка [c.149]

Кроме того, обратим внимание на то, что при средних давлениях энергия, получаемая электронами от электрического поля и передаваемая при столкновениях первого рода от электронов нейтральными частицами, в значительной своей части может преобразовываться в энергию электронного возбуждения последних и в последующем по преимуществу передается ири ударах второго рода нейтральным невозбужденным частицам. За вычетом той части этой энергии, которая переходит во внутреннюю энергию образующихся в плазме эндотермических соединений, переданная нейтральным частицам энергия в конечном итоге должна быть отведена за пределы плазмы либо за счет явлений теплопроводности и конвекции, либо за счет возникающих акустических или ударных волн. Таким образом, принимая во внимание равенства (3) и (6) и полагая, что для колебательной скорости йе имеет место соотношение, аналогичное (И), т. е. [c.34]

Рассмотрим, как могут появляться атомы в каком-либо возбужденном состоянии, наиример 2 Рз/ - Это состояние может появиться, во-первых, в результате столкновения нормального атома (1 1 1/2) с электроном либо с другой, обладаюш ей достаточной энергией частицей. Кроме того, атом может перейти из состояния 1 в состояние 2 при ноглош,е-нии кванта, частота которого соответствует энергии этого перехода. Наконец, атомы могут попадать в состояние 2 Рз/ нри излучении света на уровень 2 Рз/ , как видно из рис. 3, возможны сопровождаемые излучением переходы с уровней 2 3 3 4 и т. д. Следует учесть также, что состояние 2 Рз/ может образовываться в результате ударов второго рода, приводяш,их к распаду более высоких энергетических уровней, а также в результате диссоциации молекул, содержаш их атомы натрия. [c.20]

Нойес и Лейтон [11] следующим образом определили столкновения первого и второго рода столкновения, при которых поступательная энергия трансформируется в энергию возбуждения (электронную, колебательную и вращательную), определяются как неупругие столкновения первого рода. Столкновения, при которых энергия возбуждения переходит из одной формы в другую или в кинетическую энергию, можно назвать неупругими столкновениями второго рода . [c.61]

До сих пор рассматривалась сравнительно плотная плазма с преобладанием столкновительных переходов. В оптически тонкой плазме с малой электронной концентрацией наряду со столкновениями первого и второго рода атомов с электронами кинетика заселенностей возбужденных состояний будет определяться также и радиационным распадом уровней. Ниже будет показано, что в оптически тонкой водородной плазме при малых плотностях электронов за счет радиационного очищения нижнего лазерного уровня может возникнуть инверсная заселенность /40/. [c.123]

Для плазменных лазеров источником электронно-возбужденных атомов является рекомбинационный поток из непрерывного спектра на верхние дискретные уровни атома. Как было показано выше, сшивание функции распределения уровней, лежащих выше узкого места, с заселенностями, определяемыми формулой Саха, аналогично заданию рекомбинационного потока на верхние уровни. Рассмотрим уравнения для заселенностей уровней атомарной плазмы с учетом неупругих столкновений атомов с электронами первого и второго рода, а также вынужденных переходов за счет поля излучения между лазерными уровнями [c.135]

До сих пор исследовалась атомарная плазма, в которой главную Роль играют столкновения первого и второго рода атомов с электронами. В данном разделе рассмотрен процесс формирования функции Распределения заселенностей колебательных уровней двухатомных Молекул газа. Здесь, кроме колебательно-поступательных (УТ-про-Цессов) существенное значение имеют процессы обмена колебательными квантами (УУ-процессы). Уравнения баланса являются нелинейными. Однако для не очень больших колебательных возбуждений газа (Условия будут сформулированы ниже) систему уравнений можно линеаризовать и построить ее аналитическое решение. Полученное решение хорошо совпадает с результатами численного счета и позволяет определить константу скорости диссоциации молекулы с учетом УТ- и У-процессов /51/. [c.140]

И если при этом первая частица — электрон, а вторая — молекула, то т1<Ст2 и, следовательно, при неупругом ударе р=1, т. е. вся энергия электрона может целиком перейти в энергию электронного возбуждения атома или молекулы. Опыт показывает, что такой переход подчинен квантовым законам. Он возможен только тогда, когда энергия ударяющего электрона равна той энергии, которая необходима для перевода электрона в молекуле из заданного в любое другое состояние, разрешенное квантовыми условиями отбора. Столкновения между электронами и атомами или молекулами, которые ведут к возбуждению атомов или молекул за счет кинетической энергии электронов, называются ударами первого рода. Франк и Герц исследовали столкновения электронов с атомами и на основании результатов исследований разработали удобные методы определения резонансных, критических и ионизационных потенциалов атомов. [c.75]

В первую очередь отметим, что в столкновении могут участвовать как молекулы, атомы, радикалы, ионы, так и частицы типа нейтрона, электрона, а-частицы и т. п., а также частицы, не имеющие массы покоя,— фотоны. Во всех случаях последнего рода в соответствующем кинетическом уравнении вместо концентрации одного из сортов частиц фигурирует плотность потока (иногда интенсивность, мощность дозы). Именно принятие второго постулата позволяет написать уравнение в форме (2.12) на основании теории столкновений. Однако лишь принятие третьего постулата позволяет утверждать, что увеличение концентрации одного из компонентов, например вдвое, приведет к увеличению скорости в два раза. [c.41]

При малых давлениях, когда /. / , ионы и электроны, где бы они ни возникали, движутся к стенкам, изредка сталкиваясь с. молекулами газа. На стенках возникает сильный отрицательный заряд. В результате большая часть электронов отталкивается от стенок этим зарядом обратно в газ, а ионы увлекаются им на стенку. Хотя столкновения между электронами и молекулами газа редки, все же число их достаточно для того, чтобы, во-первых, вызвать необходимое число актов ионизации, равное числу зарядов, теряющихся на стенках, и, во-вторых, чтобы обеспечить максвелловское распределение электронов по энергиям, которое пред1Юлагается и при малых давлениях. Обмен энергией между электронами происходит в результате непосредственного взаимодействия электронов друг с другом, а также в результате столкновений второго рода или плазменных колебаний. Средняя энергия электронов может быть найдена из условия равенства скорости исчезновения зарядов и скорости ионизации [2]. Детальное вычисление дает [c.262]

К возбуждению атома. В связи с этим первый критический потенциал называется резонансным потенциалом. В качестве примера укажем, что для натрия резонансным излучением является излучение жёлтого дублета 5890—5896 А, а для ртути первая резонансная линия—2356,7 А, вторая—1849,5 А. Допустим, что 8 атоме при столкновении первого рода произошёл переход электрона на уровень, соответствующий резонансному излучению. По истечении времени т этот атом излучает полученную им от электрона энергию. Излучённая световая энергия будет поглощена другим атомом, через новый промежуток времени х будет вновь излучена и так далее. Квант энергии будет передаваться от одного атома к другому, описывая зигзагообразный путь, пока не покинет газ, пройдя через стенки содержащего газ сосуда или поглотившись в их толще. Таким образом, хотя каждый атом и будет оставаться возбуждённым лишь очень короткое время х, всё же в каждый данны11 момент в газе будут налицо возбуждённые атомы, первоначальной причиной возбуждения которых служат столкновения первого рода, имевшие место за промежуток времени, во много раз больший, чем х. Это равносильно увеличению длительности пребывания одного отдельного атома в возбуждённом состоянии. [c.106]

Неупругие соударения второго рода происходят при встрече с возбуждёнными частицами газа не только электронов, но и других частиц. Существование неупругих соударений второго рода, приводящих к увеличению скорости свободных э.тгектронов в газе, наглядно доказано опытами советских физиков А. Лей-пунского и Г. Латышева. Схема этих опытов аналогична схеме опытов Франка и Герца (см. рис. 30). Опыт проводился в парах ртути. Между катодом и первой сеткой j накладывалось напряжение и l, меньшее, чем первый потенциал возбуждения ртути. Электроны испытывали лишь упругие столкновения. Между второй сеткой a и пластинкой Р накладывалось задерживающее напряжение, несколько большее, чем U x поэтому пластинка Р находилась при потенциале более низком, чем потенциалы катода, так что ни один электрон не попадал на неё. При освещении ртутных паров между сетками и излучением ртутной дуги возбуждались метастабильные состояния атомов ртути, обладающие энергией 4,7 эл. в. В результате столкновений метастабильных атомов ртути с электронами происходили соударения второго рода. Поэтому для того чтобы электроны не попадали на пластинку Р и прибор в цепи этой пластинки не показывал тока, приходилось задавать между сеткой и пластинкой Р задерживающий потенциал, превышающий по абсолютной величине потенциал, ускоряющий электроны между катодом и сеткой не менее чем на 4,7 в. [c.109]

Суммируя результаты экспериментальных исследований над ионизацией и возбуждением газа потоком электронов, мы приходим к заключению, что при столкновении электрона с атомом надо различать два случая либо в атоме не происходит никаких изменений, и электрон заметно не изменяет своей скорости, либо электрон отдаёт всю или часть своей кинетической энергии атому, и последний возбуждается или ионизуется. 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 лёгких газов электроны теряют лишь около 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. Об ионизации и о потенциале ионизации смотрите обзор 697] с обширным списком литературы, а также Г692, 725, 758. 759]. [c.200]

Неупругие соударения второго рода. В явлении перехода атома из метастабильного состояния при столкновении с какой-либо другой частицей в нормальное мы встречаемся с новым элементарным процессом в газе, называемым неупругим соударением второго рода. Представление о необходимости существования соударений второго рода было выведено Клейном и Россе-ландом [694] нз теоретических соображений при рассмотрении условий равновесного состояния в газе, в котором постоянно происходят процессы взаимодействия между атомами, с одной стороны, световым излучением и свободными электронами, с другой. Такие равновесные состояния можно наблюдать экспериментально при высоких температурах в предоставленном самому себе газе (изотермическая плазма см. гл. XV). Между тем в этом случае, для того чтобы равновесие не нарушалось и концентрация любого рода частиц и распределение их по скоростям оставались постоянными, необходимо, чтобы в газе, наряду с каждым из разнообразных элементарных процессов ионизации, возбуждения, излучения и т. д., имел бы место также и процесс, прямо проти Боположный первому. Так, например, если бы в газе происходило только возбуждение частиц газа ударами электронов, то концентрация быстрых электронов непрерывно бы уменьшалась. В действительности же в случае равновесного состояния число быстрых электронов пополняется за счёт соударений, при которых энергия возбуждения частиц газа передаётся взаимодействующим с ними медленным электронам, а излучение энергии возбуждёнными частицами восполняется путём поглощения фотонов невозбуждёнными частицами газа. Такая необходимость протекания в газе, находящемся в равновесном состоянии, элементарного процесса любого типа как в прямом, так и в обратном направлении (причём в общей сложности действие каждого элементарного процесса уравновешивается действием прямо противоположного) составляет содержание принципа детального равновесия. [c.212]

Рассмотрим процесс возбуждения частиц газа до состояния а с энергией возбуждения электронами, обладающими энергией (точнее от до I,-Ь. Вероятность такого возбуждения обозначим через ( 1). После неупругого столкновения первого рода энергия электрона будет = Процессом, обратным рассматриваемому, будет неупругое соударение второго рода электрона, обладающего энергией о (точнее от до с возбуждённой частицей газа в состоянии а. Передача энергии возбуждения электрону приведёт к тому, что после соударения его кинетическая энергия будет 1 = Вероятность такого соударения обозначим через га ( 2) и концентрации электронов с кинетической энергией и обозначим через йщ и йп.2. Число актов возбуждения, имеющих место в единице объёма газа в единицу времени, равно числу столкновений электронов с энергией с невозбуждёнными частицами газа К, умноженному на вероятность Точно так же число неупругих соударений второго рода в том же объёме и за то же время равно числу соответствующих столкновений N2, умноженному на. Если мы допустим, что числа столкновений Л 1 и N2 пропорциональны соответственно (при факторе пропорциональности к) йщ-п и йп2-п , где п — концентрация невозбуждённых, п —концентрация возбуждённых частиц газа, то мы непосредственно придём к установленному Клейном и Росселандом [694, 675] в 1921 году соотношению [c.213]

Рассмотрим принципиальные основы решения уравнений атомарной кинетики на примере водородной плазмы. Введем упрощаюшие предположения. Для свободных электронов принимается максвелловская функция распределения по скоростям с постоянной электронной температурой Те. Пусть степень ионизации плазмы такова, что наиболее вероятными из элементарных процессов являются соударения атомов с электронами первого и второго рода и маловероятны процессы межатомных и атом-ионных столкновений, а также однократные столкновения, приводящие к ионизации, радиационной и тройной рекомбинации. Как показал анализ, для достаточно плотной плазмы электрон-ионную рекомбинацию и ионизацию следует рассматривать как процессы хаотического движения электрона по энергетическим уровням. В рамках сделанных допущений система уравнений баланса заселенностей в пространственно однородном случае имеет вид [c.115]