Как возбуждается и ионизируется газ

Если внешнему электрону лития сообщить энергию больше 5,37 эв, то он вообще покинет атом, т. е. выйдет из сферы влияния ядра лития. Процесс отрыва внешнего электрона от атома носит название ионизации атома. Энергию, необходимую для совершения отрыва электрона от атома, называют потенциалом ионизации и выражают в электрон-вольтах. Эта энергия различна для различных атомов. Атом, потерявший один электрон (один отрицательный заряд), обладает одним избыточным положительным зарядом и потому называется положительным ионом.

Атомы газа (или пара) возбуждаются или ионизируются при столкновении их с быстролетящими частицами — электронами, ядрами гелия (альфа-частицами), протонами, нейтронами, другими атомами, а также при поглощении ими лучистой энергии — квантов световых, рентгеновских и гамма-лучей.

Возбуждение и ионизация газа под ударами быстролетящих частиц носит название ударной ионизации. При прохождении электрона через газ он претерпевает огромное число столкновений с нейтральными атомами. Так как масса электрона значительно (примерно в 2000 раз) меньше массы атома, то при встрече быстролетящего электрона с атомом может произойти упругое столкновение, при котором электрон почти не теряет своей кинетической

энергии и не производит никаких изменений в энергетическом состоянии атома. В самом деле, представьте себе, что упругий теннисный мяч диаметром примерно 5 см, летящий с относительно большой скоростью, попадает в другой движущийся теннисный мяч, но с диаметром в 2000 раз больше первого — примерно 100 м. Очевидно, что последний не испытает заметных изменений в своем движении. Маленький же мяч только изменит направление своего движения, почти не потеряв при этом своей кинетической энергии.

Но может произойти и так, что электрон отдает атому всю или часть своей кинетической энергии. В результате этого атом возбуждается или ионизируется, если отданная электроном энергия больше потенциала ионизации атома. Такой вид соударения называют неупругим столкновением первого рода. Вернемся к тому же сравнению и представим, что на поверхности стометрового теннисного мяча приклеено несколько маленьких пятисантиметровых мячей и что летящий мяч попал в один из них. Так как их массы равны, то под ударом последнего и в зависимости от величины полученной им энергии приклеенный мяч может оторваться от поверхности большого мяча. При этом у большого мяча не хватит одного малого и он станет как бы «ионизированным».

Так как время жизни возбужденного атома хотя и весьма малое, но конечное, то может случиться, что в это время произойдет еще одно неупругое столкновение возбужденного атома с электроном. В результате этого атом получит еще часть энергии и его возбужденный электрон перейдет на более

Страница 1 of 312...Last »