Возбуждение при столкновении

С теоретической точки зрения вероятность возбуждения при столкновениях между атомами или атомами и ионами очень мала, если величина [c.457]

В табл. 103 приведены кажущиеся пороговые энергии возбуждения при столкновении нейтральных атомов Не и Hg с различными ионами [Ч5-п8] [c.457]

Эффективные сечения возбуждения при столкновении атомов с другими нейтральными атомами или ионами могут быть в принципе рассчитаны теми же приемами, что и при столкновениях с электронами. В области больших скоростей, когда I, где и—по-прежнему величина порядка скорости движения внутриатомных электронов, применимо приближение Борна. Эффективные сечения оптически-разрешенных переходов убывают, как v nv, оптически-запрещенных — как v . Критерий пригодности борновского [c.471]

А. Она представляет собой удобный и доступный источник сплошного спектра. Для возбуждения континуумов инертных газов, помимо газоразрядных источников, применяются и другие способы 1) воздействие протонного излучения [96—99] 2) возбуждение при столкновении с а-частицами [100] 3) взаимодействие с у- квантами [101] 4) возбуждение в сверхзвуковой струе [102, 103]. [c.30]

В гл. 4 и 13 кратко указывалось, как в некоторых случаях для оценки вероятностей возбуждения при столкновении можно использовать принцип соответствия. Эти соображения приложимы, в частности, к задаче о колебательном возбуждении двухатомных молекул, которые с хорошей степенью приближения могут рассматриваться как классические осцилляторы. Пусть ю — частота осциллятора, а т — длительность соударения. Тогда в случае медленных или почти адиабатических столкновений сот > 1 и энергия, передаваемая при столкновении, невелика. Для быстрых столкновений ит < 1, и внутренние степени свободы обычно при этом легко возбуждаются. В гл. 13 эти аргументы использованы применительно к квантуемым степеням свободы, когда <0 = А /Й. [c.534]

УДАРНОЕ ВОЗБУЖДЕНИЕ. Согласно теории, механический удар рассматривают как явление, возникающее при столкновении тел и сопровождающееся полным или частичным переходом кинетической энергии тел в энергию деформации. Причем напряжение и деформации рассматриваются от площади контакта не мгновенно, а с конечными скоростями. Увеличивая продолжительность соударения,можно добиться того, что большая часть энергии удара смещается в область низких частот. Конструктивно такое решение достигается установкой упругих прокладок между подвижной частью и основанием агрегата. [c.76]

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]

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]

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]

Большая часть наших знаний о плазме получена из исследований газового разряда. В настоящее время интерес к изучению плазмы резко возрос в связи с проблемой энергетического использования термоядерных реакций синтеза легких ядер, а также в связи с использованием плазмы в качестве пара (рабочего вещества) в МГД-генераторах. При большой температуре газа, когда он находится в. состоянии плазмы и частицы движутся с большими скоростями, становятся возможными преодоление кулоновского потенциального барьера при столкновениях атомных ядер и их синтез. Практически особо важное значение представляет возбуждение термоядерных реакций в дейтерии, так как в этом случае такие реакции должны идти при относительно меньших температурах (Г 10 К). Горение ядер дейтерия в результате их синтеза в а-частицы приводит к выделению большой энергии. [c.215]

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]

Ядерные реакции, происходящие при столкновении нейтронов с ядрами, характеризуются большим разнообразием и зависят от индивидуальных особенностей сталкивающихся частиц и энергии их относительного движения. Всю совокупность ядерных реакций условно можно разделить на две группы реакции с образованием составного ядра и прямые ядерные реакции. Система, образующаяся из поглощенного нейтрона и ядра мишени и находящаяся в сильно возбужденном состоянии, называется составным ядром. Время жизни составного ядра составляет около 10 с, а энергия возбуждения равна сумме кинетической энергии и энергии связи поглощенного нейтрона. Энергия возбуждения составного ядра распределяется среди большого числа степеней свободы. [c.1102]

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

Рассмотрим для примера ядро углерода. Если бомбардировать это ядро какими-либо частицами, скажем а-частицами (это довольно тяжелый снаряд, масса которого равна 1/3 массы ядра углерода) с энергией в 10 МэВ, то в результате столкновения ядро углерода либо не деформируется (не возбудится) вовсе, либо приобретет одну из энергий 4,43 7,65 или 9,61 МэВ. Возбудиться так, чтобы его внутренняя энергия стала равной какому-то промежуточному значению, это ядро не может. Возможные значения энергии возбуждения ядра называются его возбужденными уровнями (часто просто уровнями). Так, низшие возбужденные уровни ядра изотопа равны 4,43 7,65 и 9,61 МэВ. Энергии возбужденных уровней — разные у разных ядер, но факт существования уровневой структуры является общим для всех ядер и вообще для всех микрообъектов. Заметим, что число возбужденных уровней может равняться нулю. Такая частица ведет себя при столкновениях как твердое тело до энергий, при которых становится возможным ее развал или образование новых частиц. Невозбужденному ядру соответствует основной уровень с нулевой энергией возбуждения. [c.20]

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]

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

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]

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]

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]

Для неунругих С. а., наряду с 0, важной характеристикой является энергия перехода от одного состояния к другому, к-рая определяет для прямых неунругих С. а. порог процесса (напменьшую энергию, необходимую для осуществления данного нроцесса). Рассматривая С. а. в лабораторной системе отсчета и считая, что ударяемая частица до взаимодействия неподвижна, можно, исходя из законов сохранения, определить долю начальной кинетич. энергии ударяющей частицы, к-рая может перейти во внутр. энергию одной или обеих частиц. Макс. значение этой доли равно отношению массы ударяемой частицы к сумме масс обеих частиц. В случае электронного удара эта доля практически равпа 1 и порог процесса совпадает с потенциалом ионизации илп возбуждения. При столкновении частиц равной массы, напр, при ионизации ударом иона того же газа, порог ионизации вдвое выше. Законы сохранения определяют и угловое распределепие рассеянных частиц после столкновения. Угол рассеяния зависит от соотношения масс частиц. [c.88]

Другой важный метод создания систем в нестабильных состояниях состоит в возбуждении при столкновении. Примерами, иллюстрирующими этот метод, являются возбуждения атомов в газах и образование нестабильных частиц при нуклон-нуклонных столкновениях. Рассмотрим последний пример более подробно. Для простоты будем считать, что воображаемый эксперимент проводится на встречных протонных пучках в системе центра масс, и будем игнорировать степени свободы, связанные со спином. Если протоны образуются при одинаковых условиях и являются моноэнергетическими, то образующиеся нестабильные фрагменты, рассматриваемые не как пары, триплеты и т. д., а по отдельности, будут находиться в смешанных состояниях, состоящих из люноэнергетических состояний с весами, соответствующими энергетическому спектру распада. При этом для странных частиц экспоненциальный закон распада наблюдаться не будет. Действительно, поддающимися наблюдению являются здесь только стабильные частицы. Любое нестабильное состояние должно быть когерентной суперпозицией состояний с различной энергией. Нестабильные частицы могут образоваться только в том случае, когда когерентная ширина исходного пучка по энергии отлична от нуля. Конечно, любой пучок частиц, созданный в ускорителе, имеет такую ширину. Это следует уже из того, что пучок является импульсным. Однако из приведенного выше рассмотрения видно, что нестабильные состояния, ширина которых больше когерентной ширины исходного пучка, образоваться не могут если все же они получены, то для них не будет наблюдаться четкий экспоненциальный закон распада. [c.553]

Поэтому наиболее широкое распространение получили инертные газы и их смеси. Система энергетических уровней газовых цред значительно проще, чем система атомов, введенных в кристаллическую решетку твердотельных активных веществ. Безызлучатель-ные переходы имеют меньшее значение, чем в твердых телах, однако для перевода активного вещества в возбужденное состояние не имеет смысла пользоваться излучением источника, имеющего спектр абсолютно черного тела, поскольку газ поглощает только иа отдельных линиях. Для возбуждения применяют два других метода возбуждение электронными ударами, и передача возбуждения при столкновении атомов. Первый газовый оптический квантовый генератор, разработанный в 1960 г. [9, 34], имел в качестве активного вещества смесь газов гелия и неона. На их примере и рассмотрим принцип работы газового активного вещества. Схема энергетических уровней показана на рис. 2.3. В газовой смеси электрический разряд, который возбуждает атомы гёлня и переводит их с основного энергетического уровня на уровень 2 5. Поскольку в газовом разряде происходят постоянные столкновения одних атомов с другими, то имеется определенная вероятность столкновения возбужденных атомов гелия с невозбужденными атомами неона, в результате которого атомы гелия передают свою энергию атомам неона, а сами возвращаются в основное состояние. Атомы неона вследствие увеличения внутренней энергии переходят из основного состояния на уровень 25, который, как это хорошо видно на рисунке, состоит из четырех подуровней. Поскольку перераспределение энергии при столкновении двух частиц происходит с минимальным изменением общей внутренней энергии, то атомы неона переходят в основном именно на уровень 2 5, а не на уровень 2Р или 15. Поэтому возникает инверсная населенность уровней 25 и 2Р. Суммарное число этих уровней сорок, но правилами отбора разрешены только тридцать переходов с уровней 25 на уровни 2Р. На пяти из этих переходов было получено стимули- [c.32]

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]

A. Уширение линий при столкновениях разнородных частиц описывается функцией (5.37), если в ней время жизни возбужденного уровня заменить средним временем то пробега частицы между соударениями. Уширение в этом случае называют лорен-цовским. Более точное рассмотрение показывает, что происходит и некоторое смещение линии. [c.263]

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]

Солнечные батареи. Действие солнечной батареи основано на возбуждении электронов валентной зоны кристаллических тел при освещении тела солнечным светом. В солнечных батареях используются полупроводниковые материалы (рис. 8.53). При столкновении фотона с электроном, происходящем в тонком слое полупроводника р-типа, освобожденный электрон диффундирует в глубь кристалла, где находится полупроводник п-типа, а образовавшаяся в р-полупроводнике дырка перемещается в противоположном направлении. Если толщина слоя полупроводника р-тип2 меньше длнны диффузии электронов (равной примерно 10" см), то во внешней цепи возникает электрический ток, значение которого тем больше, чем больше площадь освещаемой поверхности. Наиболее часто в солнечных батареях используют кремний, легированный в микроскопических количествах бором, с тем чтобы обеспечить проводимость для положительно заряженных дырок, и фосфором (для проводимости электронов). [c.575]

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]

Рис. 247. Оптические функции возбуждения линий Hg I, Х2537 А (/) и 3131 А (2) при столкновениях с нейтральными атомами водорода (сплошные кривые) и

Рис. 250. Эффективные сечения возбуждения линий гелия и ионизо.ваиного цезия при столкновениях ионов цезия с нейтральными атомами гелия.

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...