Лекция 4 (1076358), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Парадоксразрешается следующим образом. Процесс возбуждения молекулярных колебаний электроннымударом идёт через промежуточное состояние. На первом этапе электрон объединяется смолекулой, образуя молекулярный ион (N2–, H2–, CO–). Будучи неустойчивыми, перечисленныеотрицательные ионы через короткое время распадаются, освобождая электрон с энергиейменьшей, чем начальная. Молекула при этом остаётся в возбуждённом колебательном состоянии,причём это состояние может соответствовать различным уровням.Электроны возбуждают и вращательные состояния молекул, но этот процесс играет обычнозначительно меньшую роль, чем возбуждение колебаний.Диссоциация молекулДиссоциация не оказывает существенного влияния на энергетический баланс электронов вразряде, уступая в этом отношении возбуждению колебательных уровней молекул.

Но вопределённых условиях диссоциация молекул имеет большое непосредственное значение, будучиначальным и наиболее ответственным этапом в цепочке последующих химических превращений,например, в плазмохимии, т.е. получении химических соединений в плазменных условиях припомощи разрядов. Для многих реакций «узким местом», определяющим скорость всего процесса,является образование из молекул атомов и свободных радикалов, которые потом уже достаточнобыстро реагируют с другими компонентами. Прохождению этого этапа и способствуетдиссоциация молекул ударами электронов в разряде.Как и возбуждение колебаний, диссоциация идёт двухступенчатым путём, но не череззахват электрона, а через возбуждение электронных или электронно-колебательных состояниймолекулы с последующим распадом возбужденной молекулы на атомы.Замечание о возбуждении и ионизации ионамиНеупругие столкновения ионов с атомами и молекулами сколько-нибудь значительно ролив разрядах не играют.

Даже обладая энергией, достаточной для возбуждения или ионизации, ионпролетает мимо атома слишком медленно. Своим полем он медленно (адиабатически)деформирует электронную оболочку, которая, после удаления иона, возвращается в прежнеесостояние. Вероятность неупругих ударов значительна только тогда, когда скорость ионасравнима со скоростью движения электронов в атоме (108 см/с), для чего ион должен обладатьэнергией более 10 кэВ.Дрейф электронов в слабоионизованном газеВ период между столкновениями электрон ускоряется вдоль линии электрического поля E.При столкновении он резко и случайным образом меняет направление своего движения, потомускоряется вновь и т.д.

В слабоионизованном газе встречи заряженных частиц друг с другомредки, сталкивается электрон в основном с нейтральными молекулами (атомами), причёмстолкновения эти чаще всего оказываются упругими. Систематическое движение вдольнаправления действия внешней силы на фоне беспорядочного движения называется дрейфом.Уравнение усреднённого движенияАкт рассеяния длится мгновение по сравнению со средним временем τс междустолкновениями. Поэтому уравнение для истинной скорости данного электрона ve можно записатьв видеmve  eE   mvi (t  ti ) ,iгдеvi  v'e ve – изменение вектора скорости при i-м столкновении, которое происходит вмомент времени ti;v'e – скорость после столкновения;δ – дельта-функция.Усредним уравнение, поскольку наблюдать за поведением индивидуальной частицыпрактически невозможно.

Истинная скорость ve превращается в среднюю скорость v. суммаусредняется по моментам времени столкновений ti и углам рассеяния θ между векторами v'e и ve.Она приобретает смысл среднего изменения импульса в единицу времени m v  c . Это есть силатрения (сопротивление), которая действует на электрон со стороны среды. Уравнение для среднейскоростиmv  eE  mv m ,где νm – эффективная частота столкновений.Скорость дрейфаПроинтегрируем последнее уравнениеeEv(t )  (1  exp  mt )  v(0) exp  mt .m mПосле нескольких столкновений начальная направленная скорость электрона v(0) исчезает(она хаотизируется). Средняя скорость приобретает значениеeEvд  ,m mкоторое и представляет собой скорость дрейфа. Электрическая сила при дрейфе компенсируетсилу трения.ПодвижностьПодвижностью называется коэффициент пропорциональности между величинами скоростидрейфа заряженной частицы и поля.

Подвижность электронов равнаe1,76  1015e  , [см2/(В∙с)],m mmvд   e E ..

Характеристики

Список файлов лекций