ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Вероятность (функция) возбуждения. Вероятнесть (функция) ионизации из "Электрические явления в газах и вакууме" ВОЗМОЖНОМ, но не занятом в нейтральном атоме энергетическом уровне. Число элементарных положительных зарядов ядра и равное ему число электронов в нейтральном атоме равны порядковому номеру данного элемента в периодической системе элементов. [c.194] Франк и Герц, пользуясь более совершенной вакуумной техникой, повторили эти опыты в более строгой обстановке с более чувствительными приборами и получили для паров ртути целый ряд критических потенциалов, при которых прибор А давал ток. Эти потенциалы лежали ниже 11 в и начинались с 4,9 в. При 10,4 в прибор А давал очень сильные отклонения. Франк и Герц отказались от объяснения наблюдённых ими критических потенциалов, как потенциалов ионизации газа, и истолковали их как потенциалы возбуждения атома. [c.196] В точке, соответствующей ионизационному потенциалу, кривая круто поднимается вверх (рис. 88). Другой способ состоит в том, что собирающий ионы электрод устроен в виде своего рода фара-деевой клетки, могущей вращаться вокруг оси Г)Е (рис. 89), стенка В сплошная, стенка представляет собой сетку с тонкими проволоками. Если к катоду повёрнута сплошная сторона клетки, то схема ничем не отличает ся от первоначальной схемы, и прибор А одинаково регистрирует и ионизационные потенциалы и потенциалы возбуждения. Когда к катоду повёрнута сетка N-2, то при возбуждении атомов газа фототок с этой сетки исчезающе мал, а электроны со оплошной стенки В не могут выйти из фара-деевой клетки в результате прибор А никакого тока не показывает. При ионизации газа положительные ионы улавливаются клеткой, и прибор А регистрирует ток. [c.198] Описанный способ наблюдения критических потенциалов является способом исследования вторичного тока. Этот способ показывает, что происходит с атомом при столкновении, но ничего не говорит о поведении электрона, столкнувшегося с атомом. [c.198] 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] Против современных представлений об ионизации и возбуждении возражали Таунсенд и его школа [751, 755] но эти возражения не основательны. [c.201] Подобно ионизации и возбуждению атомов происходят ионп-зация и возбуждение молекул.. Однако при неупругом столкновении электрона с молекулой, а также прп поглощении кванта излучения может произойти не только возбуждение эле1аронов молекулы, но также и изменение вращательного и колебательного движения входящих в состав молекулы ядер, или, другими словами, возбуждение вращательных и колебательных уровней энергии молекулы. На возбуждение этих уровней требуется значительно меньшее количество энергии, чем на возбуждение электронных уровнен. [c.201] Критические потенциалы калия [675 689]. [c.201] Функции возбуждения различны не только для разных газов, но и для различных энергетических уровней одного и того же атома. Их исследование представляет большую и кропотливую работу, затрудняемую тем, что получение потока электронов, обладающих скоростями, лежащими в узких пределах, является трудной экспериментальной задачей. Поэтому нельзя сказать, чтобы функции возбуждения были в настоящее время хорошо изучены. [c.203] Имеющийся экспериментальный материал показывает, что вероятность возбуждения равна нулю при всех потенциалах ниже данного критического потенциала. Начиная от потенциала возбуждения, эта функция быстро увеличивается, достигает максимума при потенциале, близком к потенциалу возбуждения, и затем вновь уменьшается. Примером могут служить кривые (экспериментальные) (рис. 93), относящиеся к возбуждению некоторых уровней ртути. Иногда наблюдается и более сложный ход функции возбуждения (рис. 94). О функции возбуждения и об её определении смотрите [681, 683, 705—711], а также гл. XI этой книги. [c.203] Приводим кривые, полученные Комптоном и ван-Вуррисом [680] (рис. 95). Об определении функции ионизации смотрите также [684—686, 706, 710—713]. Для отрыва второго, третьего и т. д. электронов существуют свои функции многократной ионизации. [c.204] Функции возбуждения некоторых спектральных линий ртути. По оси ординат— число квант данной длины волнына одно газе кинетическое соударение электронов. По оси абсцисс — скорость электронов в вольтах. Длина волны спектральных линий дана в А. [c.204] Длина волны указана в А. [c.204] Константы а и Ь определяются из кривых вероятности ионизации. Подобные же формулы применяются и для вероятности возбуждения /,. ). [c.205] При экспериментальном определении /, и f необходимо знать среднюю длину свободного пути электрона. Между тем эта величина известна плохо и зависит от скорости электрона (эффект Рам-зауэра) 2), поэтому экспериментально определённые значения /, несколько условны. От этого недостатка свободно определение другой величины, характеризующей ионизацию, производимую электроном, а именно удельной ионизации газа электронами определённой скорости 5у, равной числу ионизаций, производимых одним электроном определённой скорости, отнесённому к пути в 1 см. [c.205] На рисунке 96 представлены в логарифмическом масштабе кривые относительной ионизации при 0° С и р = мм llg по работам Смита [687, 688]. [c.206] Иногда спектр свечения газа независимо от наличия или отсутствия в нём искровых линий имеет много линий, соответствующих переходам электронов с самых удалённых уровней, т. е. линий, близких к границе серии. Эти линии имеют большую интенсивность. Около каждой из них, а также около границы серии в сторону коротких волн в спектре виден слабый сплошной фон, постепенно сходящий на-нет. В этих случаях мы имеем дело со свечением рекомбинации. Сперва под ударами электронов происходит ионизация газа, а затем процесс рекомбинации сопровождается свечением при переходе электронов с больших расстояний извне атома сразу на основной уровень в атоме либо сперва на один из вышележащих уровней энергии, а затем с этого уровня на основной. При излучении электроны отдают не только квант энергии, соответствующий работе ионизации и, следовательно, границе серии, но и весь избыток своей кинетической энергии. Энергия свободного электрона может иметь любое значение и различна у различных электронов, так что /гv излучения, соответствующего рекомбинации различных электронов, также различно. Это и приводит к сплошному спектру. Характерные о собенности спектра рекомбинации не всегда резко выражены. Очень часто одновременно происходит и свечение возбуждения и свечение рекомбинации. Свечение наблюдается также при рекомбинации молекул, диссоциированных на возбуждённый и нейтральный атомы. [c.207] Вернуться к основной статье