|
|
Большая Советская Энциклопедия (цитаты)
|
|
|
|
|
Столкновения атомные | Столкновения (далее С) элементарные акты соударения двух частиц ( молекул, электронов или ионов). С делятся на упругие и неупругие. При упругом С суммарная кинетическая энергия соударяющихся частиц остается прежней — она лишь перераспределяется между частицами, а направления движения частиц меняются. В неупругом С изменяются внутренние энергии сталкивающихся частиц (они переходят на другие уровни энергии) и соответственно не сохраняется их полная кинетическая энергия. При этом меняется электронное состояние либо колебательное или вращательное состояние молекулы (см. Молекулярные спектры).
Упругие С определяют переноса явления в газах или слабоионизованной плазме. Свободному движению частиц препятствуют испытываемые ими С — акты рассеяния на других частицах. Наиболее существенно на перемещение частицы влияют те акты рассеяния, в которых направление ее движения заметно меняется. Поэтому коэффициенты диффузии (перенос частиц), вязкости (перенос импульса), теплопроводности (перенос энергии) и другие коэффициенты переноса газа выражаются через эффективное поперечное сечение (ЭФП) рассеяния или молекул этого газа на большие углы. Аналогично подвижность ионов (см. Подвижность ионов и электронов) связана с ЭФП рассеяния иона на или молекуле газа на большие углы, а подвижность электронов в газе или электропроводность слабоионизованной плазмы — через ЭФП рассеяния электрона на или молекуле газа.
Сечение упругого рассеяния или молекул на большой угол при тепловых энергиях частиц называется газокинетическим сечением; оно имеет величину порядка 10-15 см2 и определяет длину свободного пробега частицы в среде.
Упругое рассеяние на малые углы может влиять на характер переноса электромагнитного излучения в газе. Энергия проходящей через газ электромагнитной волны поглощается и затем переизлучается или молекулами газа. При этом даже слабое взаимодействие излучающей частицы с другими (окружающими ее) частицами "искажает" испускаемую волну, т. е. сдвигает ее фазу или частоту. При некоторых условиях основные характеристики распространяющейся в газе электромагнитной волны определяются упругим рассеянием взаимодействующих с ней или молекул на окружающих частицах, причем существенным оказывается рассеяние на малые углы.
Процессы неупругих С весьма разнообразны. Перечень неупругих процессов, которые могут происходить в газе или слабоионизованной плазме, приведен в таблице. В различных лабораторных условиях и явлениях природы главную роль играют те или иные отдельные неупругие процессы соударения частиц. Например, излучение с поверхности Солнца обусловлено большей частью столкновениями между электронами и при которых образуются отрицательные ионы (табл., пункт 26). Основной процесс, обеспечивающий работу лазера (см. Газовый лазер), — передача возбуждения находящимися в метастабильных состояниях, основной процесс в электроразрядных молекулярных газовых лазерах — возбуждение колебательных уровней молекул электронным ударом (табл., пункт 3; в результате этого процесса электрическая энергия газового разряда частично преобразуется в энергию лазерного излучения). В газоразрядных источниках света основными процессами являются: в т. н. резонансных лампах — возбуждение электронными ударами (табл., пункт 2), а в лампах высокого давления — фоторекомбинация электронов и ионов (табл., пункт 24). Спиновый обмен (табл., пункт 7) ограничивает параметры квантовых стандартов частоты, работающих на переходах между состояниями сверхтонкой структуры или щелочных металлов (табл., пункт 9). Различные неупругие процессы С с участием радикалов свободных, ионов, электронов и возбужденных определяют свойства атмосферы Земли, причем на различных высотах преобладают различные процессы.
Неупругие процессы столкновений с участием частиц и фотонов
Пункты
|
Тип столкновения
|
Схема процесса
|
1.
|
Ионизация при столкновении и молекул
|
A + ® A + + + e
|
2.
|
Переход между электронными состояниями
|
|
3.
|
Переход между колебательными или вращательными состояниями молекул
| AB (v) + ® AB (v`) + <
e + AB (v) ® e + AB (v`)
AB (J) + ® AB (J`) +
e + AB (J) ® e + AB (J`)
(v — колебательное квантовое число, J — вращательное квантовое число молекулы)
|
4.
|
реакции
|  <
|
5.
|
Тушение электронного возбуждения
| * + AC (v) ® + AC (v`)< |
6.
|
Передача возбуждения
| A + * ® A* + < |
7.
|
Спиновый обмен (при сохранении проекции полного спина изменяется проекция спина у каждого из них)
| < |
8.
|
Деполяризация (изменяется направление орбитального момента одного из сталкивающихся | < |
9.
|
Переходы между состояниями тонкой и сверхтонкой структуры одного из сталкивающихся или молекул
| < |
10.
|
Ионизация или молекулы электронным ударом
| e + A ® 2e + A+< |
11.
|
Диссоциация молекулы электронным ударом
| e + BA ® e + A + < |
12.
|
Рекомбинация при тройных соударениях
| e + + + (e) ® A + (e)<
A— + + + ® A + +
|
13.
|
Диссоциативная рекомбинация
| e + AB+ ® A + < |
14.
|
Диссоциативное прилипание электрона к молекуле
|
e + AB ® A— +
|
15.
|
Прилипание электрона к молекуле при тройных соударениях
|
e + A + ® A— +
|
16.
|
Ассоциативная ионизация
|
A + ® AB+ + e
|
17.
|
Эффект Пеннинга ( А* находится в метастабильном состоянии, причем энергия его возбуждения превышает ионизационный потенциал В)
|
A* + ® A + * + e
|
18.
|
Взаимная нейтрализация ионов
|
A— + + ® A +
|
19.
|
Перезарядка ионов
|
A + + ® A+ +
|
20.
|
Ион-молекулярные реакции
|
A+ + ® AB+ +
A+ + ® AB + +
|
21.
|
Разрушение отрицательного иона
|
A— + ® A + + e
A— + ® AB + e
|
22.
|
Превращение ионов в молекулярные
|
A+ + + ® AB+ +
|
23.
|
Фотовозбуждение или молекулы (с последующим спонтанным излучением возбужденного |
ћw + ® *
|
24.
|
Фоторекомбинация и фотоионизация
|
|
25.
|
Фотодиссоциация и фоторекомбинация и радикалов
|
|
26.
|
Радиационное прилипание электрона к |
e + A ® A- + ћw
|
Примечание: А, В и С обозначают или молекулу; В* — электронно-возбужденный или молекулу; е — электрон; А* — положительно заряженный ион; А — отрицательно заряженный ион; ћw — фотон. Стрелки характеризуют направление процесса.
Лит.: Мак-Даниель И., Процессы столкновений в ионизованных газах, пер. с англ., М., 1967; Смирнов Б. М., столкновения и элементарные процессы в плазме, М., 1968; его же, Ионы и возбужденные в плазме, М., 1974; Хастед Дж., Физика столкновений, пер. с англ., М., 1965.
Б. М. Смирнов. |
Для поиска, наберите искомое слово (или его часть) в поле поиска
|
|
 |
 |
 |
|
|
|
Новости 23.12.2024 07:11:24
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
