Возбуждение атома при столкновениях

Вероятность возбуждения атома при столкновении с электронами равна [c.93]

ВОЗБУЖДЕНИЕ ЛИНИЙ ПРИ СТОЛКНОВЕНИЯХ с АТОМАМИ И ИОНАМИ [c.455]

Такие опыты интересны тем, что должны выявить зависимость процесса столкновения от массы ударяющей частицы. Как видно из рис. 248, максимумы функций возбуждения Не при столкновениях с атомами Н и D лежат при гораздо больших энергиях, чем при столкновениях с электронами при этом [c.455]

Различные типы ОКГ отличаются друг от друга либо всеми перечисленными элементами, либо их частью. В тех случаях, когда работа лазеров базируется на различных физических явлениях, эти различия имеют более принципиальный характер. Например, в ОКГ на твердом теле накачка производится при помощи фотонов, испускаемых специальными источниками света. В газовых же ОКГ она осуществляется при прохождении электрического тока через газ и возбуждении рабочих атомов при столкновении с электронами и возбужденными атомами примесного газа. К числу менее принципиальных различий относятся, например, разные способы канализации выведенной энергии из ОКГ к месту потребления она может быть осуществлена либо по световоду, либо при помощи линз и зеркал в свободном пространстве. [c.16]

При столкновении электрона, движущегося с большей скоростью, с атомом электрон передает значительную энергию атому, что приводит к возбуждению атома или даже его ионизации. Электрон может взаимодействовать с уже возбужденным атомом, при этом может произойти дополнительное возбуждение с переходом атома на еще более высокий энергетический уровень. Этот процесс называют ступенчатым электронным возбуждением. Допустим, что параллельный пучок электронов, имеющих одинаковые скорости, проходит через газ и взаимодействует с атомами, переводя их в возбужденное состояние. Если число атомов в единице объема N, а пучок электронов при входе в газ имел интенсивность /о, то после того, как пучок пройдет путь х, его интенсивность благодаря передаче энергии атомам уменьшится до значения [c.34]

Условием стабильного горения дуги при дуговой сварке в защитной среде инертных газов на переменном токе является регулярное восстановление разряда при смене полярности. Потенциал возбуждения и ионизации инертных газов аргона и гелИя выше, чем у кислорода, азота и паров металла, поэтому для возбуждения дуги переменного тока требуется источник питания с повышенным напряжением холостого хода. Сварочная дуга в среде инертных газов (аргона или гелия) отличается высокой стабильностью и для ее поддержания требуется небольшое напряжение. Высокая подвижность электронов обеспечивает достаточное возбуждение и ионизацию нейтральных атомов при столкновении с ними электронов. [c.218]

Если в стадии, еще близкой к равновесию, основную роль играет рекомбинация при тройных столкновениях, то ионизация происходит в результате обратного процесса — отрыва электронов преимущественно от возбужденных атомов при ударах свободных электронов. Скорость ионизации по принципу детального равновесия выражается через коэффициент рекомбинации и константу равновесия или равновесную степень ионизации. [c.447]

Несколько сложнее описывается явление излучения, происходящее за счет квантовых эффектов изменения уровней энергии в системе молекулы, или атома, или ядра атома, а также за счет ускоренных движений заряженных частиц. Явление излучения, которое можно рассматривать как испускание фотонов, во многих случаях тесно связано с хаотическим тепловым движением и существенным образом зависит от температуры, определяющей возможные возбуждения энергии при столкновении частиц. Исследование движений материальных сред при больших температурах необходимо производить с учетом эффектов передачи энергии и изменения температуры за счет сопутствующих процессов поглощения и рассеяния лучистой энергии. [c.18]

Под действием такого излучения атом переходит в состояние 3. Возможны как оптические, так и неоптические (из-за передачи энергии при столкновении атомов) переходы атомов из состояния Еа в состояние Е . В дальнейшем возбужденные атомы, излучая энергию hvj, = 2 — El, переходят в состояние Ei- Будем полагать, что состояние Е< не является метастабильным. Согласно закону сохранения энергии, если возбуждающий квант часть своей энергии Еа — Е превращает в тепловую (если переход от Ез в Е2 является неоптическим), то оставшаяся часть идет на люминесцентное излучение, т. е. [c.364]

Помимо столкновений, сопровождающихся ионизацией и возбуждением атомов, помимо тормозного излучения, заряженная частица, проходящая через вещество, испытывает также упругое рассеяние. При малых энергиях пролетающей частицы упругое рассеяние обусловлено кулоновским взаимодействием. Этот вопрос рассматривается в 11 и 26. [c.29]

В таких условиях возбуждение атомов может происходить за счет столкновений с электронами, т. е. условие возбуждения определяет температура электронов. В тех же случаях, когда тепловое равновесие имеет место (горелка, столб дуги при атмосферном давлении), возбуждение свечения можно определить по температуре газа. [c.743]

Явление ослабевания люминесценции вследствие введения посторонних веществ носит название тушения люминесценции. Механизм этого процесса ясен для случая резонансной флуоресценции газов. Атом находится в возбужденном состоянии в среднем 10 — 10 с. За это время может произойти столкновение возбужденного атома с каким-либо атомом или молекулой примеси. При этом может оказаться, что энергия возбужденного атома передается частице, которая с ним столкнулась, и расходуется на какие-либо процессы, происходящие в данной частице, или переходит в тепло (столкновения второго рода). Таким образом, часть возбужденных атомов лишается возможности участвовать в излучении, и следовательно, происходит ослабление (тушение) первоначально наблюдаемой люминесценции. Взамен нее может произойти химическая реакция с молекулой, которая сама не поглощает света, но заимствует его от возбужденного атома (сенсибилизированная фотохимическая реакция, см. 190). Поглощенная энергия, переданная при столкновении второй частице, может пойти на возбуждение последней и вызвать ее люминесценцию (сенсибилизированная люминесценция). [c.755]

Положение изменяется, если в разрядную трубку ввести гелий. Гелий обладает двумя долгоживущими (метастабильными) состояниями a, 3, показанными на левой части рис. 40. 11 эти состояния возбуждаются при столкновениях с электронами, и ввиду большой длительности их существования, концентрация метастабиль-ных атомов гелия в разряде очень велика. Энергии 0, 2 мета-стабильных состояний гелия очень близки к энергиям 3, Е неона, что благоприятно для передачи энергии возбуждения от гелия к неону при их столкновениях. Эти процессы символизируются горизонтальными пунктирными стрелками. В результате концентрация атомов неона, находящихся на уровнях 3, 2, резко увеличивается, и возникает инверсная заселенность уровней 3 и 4, а разность заселенностей уровней , и 4 увеличивается [c.793]

Важным случаем оптического возбуждения является возбуждение одного определенного уровня энергии Ещ атома газа из основного состояния 1 путем поглощения фотона к = Ет— ь Возбужденный атом может отдать свою энергию возбуждения двумя способами путем испускания фотона, т. е. при переходе с испусканием, и путем потери энергии при столкновении с другой частицей, т. е. при безызлучательном переходе. Если атом возвращается в основное состояние, испуская фотон hv той же частоты V, что и поглощенный фотон, то такое испускание называется резонансным. [c.226]

Возбуждение атомов в газовых лазерах обычно осуществляется с помощью электрического заряда. При этом в газе образуются ионы и свободные электроны, а поскольку они ускоряются электрическим полем, то приобретают дополнительную кинетическую энергию и в результате столкновения могут перевести нейтральный атом в возбужденное состояние. [c.288]

МНОГО атомов гелия. Энергии уровней гелия 2 и 3 близки к энергиям уровней Ег и 3 неона. Благодаря этому при столкновениях возбужденных атомов гелия с невозбужденными атомами неона происходит резонансная передача энергии от атомов гелия к атомам неона (что показано на рис. 35.16 пунктирными горизонтальными стрелками). Потерявшие энергию атомы гелия безызлучательно переходят в невозбужденное состояние. Этот процесс приводит к сильному возрастанию концентрации атомов неона на уровнях Е% 3 и возникает инверсная заселенность уровней 3 и 1, а разность заселенностей уровней 2 и 1 увеличивается в несколько раз. [c.290]

Экситон можно рассматривать как возбужденный электрон , который все время остается вблизи дырки. При определенных условиях, например при столкновении экситона с примесным атомом, возможна рекомбинация экситона (рекомбинация электрона и дырки) и, как следствие, освобождение энергии возбуждения. Энергия освобождается также при переходах экситона из возбужденных состояний ( >1) в основное (л=1). Таким образом, экситоны являются своеобразными аккумуляторами энергии , способными переносить энергию от одних точек кристалла к другим. Именно это свойство и предопределяет важность участия экситонов в различных процессах. [c.152]

Этот процесс, классифицируемый как столкновение второго рода, имеет тем большую вероятность, чем меньше разница энергии возбуждения соответствующих уровней. Точный баланс энергии сводится за счет изменения кинетической энергии атомов. Передача энергии с метастабильных уровней Не на уровни Не при столкновениях второго рода показана горизонтальными штриховыми линиями. [c.303]

Для действия лазера необходимо не только эффективное заселение верхнего уровня рабочего перехода, но и быстрое опустошение нижнего уровня. В Не—Не-лазере нижние уровни 2р и Зр опустошаются в основном вследствие спонтанных переходов на уровни 1л. Вероятность этих переходов достаточно велика. Так, время жизни уровня 2р и большинства других уровней 2р составляет всего 2-10 с. Однако эффективному опустошению р-уров-ней может препятствовать значительная населенность уровней 1л. Два из них являются метастабильными, но и остальные опустошаются очень медленно вследствие пленения резонансного излучения. Поглощение излучения, испускаемого при спонтанных переходах с уровней 2р и Зр, атомами, находящимися на уровнях 1л, приводит к дополнительному заселению уровней 2р и Зр. Еще большую роль в заселении этих уровней играет электронное возбуждение с уровней 1л, эффективное сечение которого очень велико. Вследствие этого необходимым условием создания инверсной населенности является не слишком высокая концентрация атомов на уровнях 1л. Опустошение этих уровней происходит в основном при столкновениях со стенками разрядной трубки, к которым диффундируют возбужденные атомы. Процесс диффузии протекает тем быстрее, чем меньше диаметр трубки. Именно этим объясняется экспериментально установленная зависимость ненасыщенного коэффициента усиления от диаметра разрядной трубки [c.304]

Таблица 18.23. Константа скорости тушения возбужденных атомов и молекул инертных газов при столкновениях с атомами и молекулами, 10-ч см /с (Г = 300 К) [14]

ПРОЦЕССЫ ТУШЕНИЯ ВОЗБУЖДЕННЫХ АТОМОВ И МОЛЕКУЛ ПРИ СТОЛКНОВЕНИЯХ С ТЯЖЕЛЫМИ ЧАСТИЦАМИ [c.407]

При столкновении друг с другом атомы и молекулы приобретают энергию, переходя в возбужденное состояние. Затем эту энергию они излучают. Таким образом, [c.78]

Внутренний электрический квадрупольный момент ядра не влияет на сверхтонкое расщепление энергетических уровней атома и должен определяться совершенно иными методами. Для измерения Qa используется явление кулоновского возбуждения ядра, состоящее в том, что ядро при столкновении с заряженной частицей может перейти в возбужденное состояние за счет чисто электростатического взаимодействия. Если возбуждаемый уровень ядра — вращательный, то процесс поддается точному расчету, а из сравнения [c.68]

Действие ядерных излучений на вещество в общих чертах состоит из следующих процессов. Во-первых, налетающие частицы, сталкиваясь с электронами, выбивают их, производя в веществе ионизацию (иногда возбуждение) атомов. Во-вторых, налетающие частицы достаточно высоких энергий при неупругом ядерном столкновении с ядрами могут частично разрушать ядра, например, выбивая из них протоны и нейтроны, ведет к появлению в веществе новых изотопов, в том числе новых элементов. Эти новые изотопы часто оказываются радиоактивными. В результате в веществе возникает наведенная активность. В-третьих, при выбивании электронов во многих веществах, особенно органических, могут разрушаться или, наоборот, возникать различные химические связи, что приводит к изменению химической структуры вещества. В-четвертых, при упругих столкновениях налетающих частиц с ядрами атомы вещества выбиваются из своих положений в кристаллической решетке в другие узлы или в междоузлия. В результате в решетке образуются разного рода дефекты, влияющие на различные физические свойства кристаллов. [c.456]

Возбуждение спектральных линий при столкновениях с атомами и ионами [c.454]

Необходимо отметить некоторые недоразумения, которые встречались по поводу этого случая возбуждения в более старых литературных источниках, а именно иногда считалось, что термический характер возбуждения специфически связан с возбуждением при столкновениях нейтральных атомов и молекул, совершающих тепловое движение. Наличие в светящемся объеме свободных электронов или других заряженных частиц, как предполагалось, нарушает тепловой характер возбуждения. В действительности он обусловливается лишь наличием термодинамического равновесия независимо от того, при столкновении с какими частицами происходит возбуждение атомов. При этом обычно рассматриваются случаи неполного равновесия, в том смысле, что в источнике света отсутствует равновесие с излучением. Равновесие считается выполненным лишь по отношению к движению частиц всех сортов и их распределению по энергетическим уровням. Другими словами, считается, что частицы всех сортов движутся со скоростями, распределенными по закону Максвелла с одним и тем же значением температуры Г, и что они распределены по энергетическим уровням по закону Больцмана с той же температурой Т. Тогда, при одновременном отсутствии равновесия с излучением, интенсивность линий, для которых самопоглощение не играет заметной роли, выражается формулой (2). Излучатель, удовлетворяющий формуле (2), называется больцмановским излучателем. При возрастании оптической плотности, когда сказывается самопоглощение света, больцманов-ский излучатель начинает переходить в планковский излучатель. ) [c.428]

Возбуждение атомов в столкновениях с ионами ж др. атомами эффективно при кинетич. энергии сталкивающихся частиц 100 эВ и выше. При меиыних энергиях они KpaiiH малы и в области пороговых энергий [c.300]

Потенциал возбуждения и ионизации инертных газов аргона и гелия выше, чем кислорода и азота, а также наров металлов. Поэтому для возбуждения дуги переменного тока требуется источник питания с повышенным напряжением холостого хода или дополнительный источник высокого напряжения. Дуговой разряд в среде аргона и гелия отличается высокой стабильностью, и для его поддержания требуется относительно небольшое напряжение. При дуговом разряде возможна ступенчатая ионизация Аг и Не, благодаря чему напряжение дуги может быть ниже потенциала ионизации газов. При движении в среде аргопа и гелия электроны теряют энергии меньще, чем в среде многоатомных газов, так как во втором случае нроисходит большее число неунругих соударений со значительной потерей энергии на диссоциацию молекул. Высокая подвижность электронов обеспечивает большую вероятность возбуждения и ионизации нейтральных атомов при столкновении с ними электронов. [c.429]

При значительных электронных концентрациях возбужденные атомы дезактивируются электронными ударами второго рода. Энергия возбуждения при этом вновь возвращается к электронному газу. Однако при электронных температурах порядка и, в особенности, больше 1 эв ионизация возбужденного атома при электронных ударах становится более вероятной, чем дезактйвация (для ионизации требуется не слишком большая энергия I — Е = 4,3 эв). Ионизация при этом протекает в две ступени сначала атом возбуждается, потом ионизуется. Затрата энергии на ионизацию при таком двухступенчатом процессе все равно остается равной потенциалу ионизации Е + I — Е ) = I. Возможны и многоступенчатые процессы, когда при столкновениях электронов с возбужденным атомом он ионизуется не сразу, а претерпевает один йли несколько актов повышения степени возбуждения (см. гл. VI). [c.392]

Инверсная заселенность уровней. Как увидим в дальнейшем, систему, энергетические уровни которой удовлетворяют определенным условиям, можно перевести в состояние с инверсной населенностью уровней. Процесс перевода системы в инверсное состояние называется накачкой. Накачку можно осуществить оптическими, электрическими и другими способами. При оптической накачке атомы, поглощая излучение, переходят в возбужденное состояние. При электрической накачке (например, в газообразной среде) атол ы переходят в возбужденное состояние благодаря неупругим столкновениям атомов с электронами в газовом разряде. В этой связи следует еще раз отметить идею В. А. Фабриканта, выдвинутую в 1939 г., сущность которой заключалась в том, чтобы с помощью спеи,иальных молекулярных примесей избирательно исключить некоторые нижние энергетические состояния, в результате чего осуществилась бы инверсная заселенность. [c.382]

Соотношение (211.2) означает, очевидно, равенство числа актов возбуждения (Ш ) и числа актов ухода из состояния / (Л ,/т,) за единицу времени. Величина Wi зависит от особенностей того способа, которым осуществляется возбуждение атома. Это может быть столкновение атома с электроном в газовом разряде, сопровождающееся передачей энергии поступательного движения внутренним степеням свободы атома, либо приобретение энергии атомом при диссоциации молекулы, либо химическая реакция, продукты которой оказываются в возбужденном состоянии, и т. д. С некоторыми способами возбуждения мы познакомимся позже (см. 212 и гл. XXXIX и ХЕ). В данном же параграфе заселенности также предполагаются заданными известными величинами. [c.731]

Введем в бесцветное пламя бунзеновской горелки пары какого-либо металла пропитаем, например, кусочек сбеста раствором хлористого стронция и внесем такой фитиль в пламя горелки. Пламя окрасится в красный цвет, и наблюдение при помощи спектроскопа обнаружит присутствие линии стронция с к = 689,2 нм. Ни линии хлора, ни другие линии стронция при этом не обнаруживаются. Вообще говоря, в пламени можно возбудить лишь сравнительно немногие линии некоторых металлов. Объяснение этого следует искать в тех количествах энергии, которые могут сообщаться атому при столкновении с частицами, составляющими пламя (атомами, молекулами, ионами, электронами). Пламя бунзеновской горелки характеризуется температурой около 2000 К- Средняя кинетическая энергия частиц в этих условиях невелика и составляет всего около 0,20 эВ. В пламени с темпер<атурой 2000 К присутствует некоторое количество частиц с кинетической энергией, значительно превышающей среднюю энергию, ибо скорости распределены между частицами хаотически. Однако по закону распределения скоростей (закон Максвелла) число частиц, обладающих скоростями, значительно большими средней, быстро падает по мере удаления от средней ве и-чины. Поэтому число частиц, обладающих кинетической энергией больше 2—3 эВ, настолько незначительно, что практически трудно ожидать свечения атомов, потенциал возбуждения которых превышает эти величины. [c.742]

Выравнивание средней кинетической энергии электронов и атомов идет довольно сложным путем. При упругом столкновении электронов с атомами обмен кинетической энергией происходит в весьма слабой степени вследствие огромного различия в массах электронов и атомов. При неупругом столкновении кинетическая энергия передается атомам крупными порциями (возбуждение, ионизация), но воспринимается ими не как кинетическая энергия, а как внутренняя энергия атома, перешедшего в иное состояние. Однако возбужденный атом может не только испустить приобретенную им энергию в виде излучения возможны и столкновения возбужденного атома с невозбужденным, при которых энергия возбуждения распределяется между обоими атомами в виде кинетической энергии. Такие столкновения, получившие название столкновений вто рого рода, наблюдаются на опыте. Они-то и играют важную роль в явлениях электрического разряда при переходе кинетической энергии электронов в кинетическую энергию атомов. [c.743]

Упрощенная схема энергетических уровней гелия и неона приведена на рис. 35.16. Генерация происходит между уровнями неона, а гелий добавляется для увеличения эффективности накачки. Возбуждение атомов неона происходит в результате их столкновений с электронами газоразрядной плазмы, что отмечено на рис. 35.16 пунктирными вертикальными стрелками. При определенном режиме разряда этот процесс может привести к инверсной заселенности уровней Е и Дг, что даст генерацию с 2=1150 нм. Однако заселенность уровней 3 и Е, а также уровней 3 и 4 остается неинверсной. [c.289]

При столкновении возбужденного атома с другим атомом или молекулой (как возбужденной, так и невозбужденной) возможны процессы двух типов, приводящие к ионизации [13, 14]. В процессе первого типа, носящем название пеннинговской ионизации, ионизация может происходить при условии, когда энергия возбуждения атома. А превышает потенциал ионизации другого атома или молекулы В [c.395]

Отметим также, что процессы фотоионизации атомов и молекул и процессы пеннинговской и ассоциативной ионизации атомных частиц при столкновениях с возбужденными атомами затронуты в гл. 18. [c.411]

В ряде случаев ускоренный полем электрон при столкновении с частицами газа передает им свою энергию, однако ионизации не происходит. Энергия затрачивается на перевод в возбужденное состояние электронов в атомах или молекулах. В последующем электроны возвращаются в невозбужденное состояние, а запасенная избыточная энергия излучается в виде кванта света, фотона. Фото-ны образуются и в результате рекомбинации электронов и ионов. Фотоны распространяются со скоростью света (3- 10 м/с), и их энергия в некоторых случаях достаточна, чтобы произвести фотоионизацию других атомов или молекул, расположенных далеко впереди фронта первичной лапины. В результате появляются цторичные. образовавшиеся за счет фотоионизации электроны, которые в свою очередь начинают процесс ударной ионизации и порождают новые электронные лавины, расположенные далеко впереди фронта первичной лавины. [c.172]

Твердые вещества имеют широкие полосы поглощения и для накачки целесообразно использовать газоразрядные лампы с широким спектром излучения. Газообразные вещества имеют относительно узкие и весьма интенсивные линии поглощения и возбуждаются нередко с помощью газового разряда в самой активной среде, — т. е. в газе. Для газовой смеси удается получить высокую инверсию населенности при определенном режиме газового разряда. К таким средам относятся смеси гелия и неона, гелия и ксенона, неона и кислорода, аргона и кислорода и др. Обычно газовая среда состоит из двух газов, в которой активным является один из газов, а второй лишь используется для не-, редачи энергии накачки к частицам активного газа например, в ге-лийнеоновом ОКГ в состав смеси входит гелий Не и неон Ne в соотношении 10 I давление составляет 1 мм рт. ст. Источником стимулированного излучения служат атомы неона. Возбуждение достигается либо с помощью высокочастотного генератора, либо с помощью тлеющего разряда в трубке при высоком постоянном напряжении. Возбужденные атомы гелия с большим временем жизни, 1000 мксек, передают при столкновениях свою энергию атомам неона. В смеси азота с углекислым газом излучательные переходы совершаются между уровнями молекул СОз, а возбужденные атомы азота лишь передают свою энергию углекислому газу. В генераторах на аргоне генерация возникает при дуговом разряде в аргоне. Возможно использование и других газов. — [c.223]

Общий вид оптических функций возбуждения при столкновении с элек тронами и с нейтральными атомами или ионами сходен в обоих случаях вероятность возбуждения сперва растет с возрастанием кинетической энергии ударяющих частиц, достигает некоторого максимума и затем спадает. Но тот ход, который функция возбуждения при электронном ударе обнаруживает в интервале энергий в несколько десятков электрон-вольт, при соударении [c.454]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...