Электрический ток течет через газ

ионизации атомов имеет значения примерно от 4 до 25 э-в. Для атома водорода энергия ионизации около 13,5 э-ву для атома ртути — 10,4 э-в, для атома аргона 15,7 э-в. Такого же порядка, но соответственно меньше энергии возбуждения атомов. Для примера на рис. 7 схематически показаны энергетические уровни атома водорода.

Когда из отдельных атомов строятся молекулы, а из молекул — окружающие нас тела, энергетические уровни изменяются благодаря действию атомов друг на друга. Появляются новые уровни и соответственно становится возможным значительно большее число различных возбуждённых состояний. Энергетические уровни электронов оказываются гораздо ближе друг к другу, причём они настолько сближаются, что переход электрона с одного уровня на другой требует ничтожной затраты энергии. При этом в некоторых телах электроны как бы утрачивают связь со своим атомом и могут легко перемещаться по всему телу. Легко видеть, что такое тело будет являться проводником. Действительно, если к его концам

image

Рис. 7. Энергетические уровни атома водорода.

приложить разность потенциалов, то электроны начнут двигаться от отрицательного конца к положительному, а такое движение заряженных частиц (в данном случае электронов) и является по современным представлениям электрическим током.

Однако, в отличие от обычных проводников, в газах (в том числе и в парах металлов), где атомы находятся друг от друга на сравнительно очень больших расстояниях, электроны прочно связаны со своими атомами, свободные электроны почти полностью отсутствуют и ток проходить не может.

Следовательно, чтобы сделать газ проводником, необходимо хотя бы у некоторых его атомов оторвать по крайней мере по одному электрону, то есть ионизовать их.

Ионизация атомов газа, как мы уже говорили, требует затраты энергии, которую можно получить, например, нагреванием газа, но для этого потребовалась бы очень высокая температура. Ионизацию можно также произвести, передав электрону атома энергию ударом какой-нибудь частицы (электрона, иона), обладающей достаточно большой скоростью.

Удобнее всего производить ионизацию электронами. Но где же взять эти электроны? Очевидно, должны быть какие-то начальные электроны, которые, ударяясь об атомы и ионизуя их, смогли бы создать необходимое число электронов и ионов (ионы будут образовываться при ионизации одновременно с электронами). Хотя начальные электроны могут возникать самым различным образом, мы в этой книжке будем говорить только о том случае, когда они возникают на катоде, т. е. на отрицательном электроде (проволоке или

Страница 4 of 7« First...45...Last »