Смирнов Б.М. Физика слабоионизированного газа (1185093), страница 76
Текст из файла (страница 76)
Как следует из характера ударного уширения, основной вклад в сечение а вносят прицельные параметры соударения, при которых сдвиг фазы Х порядка единицы. Отсюда и — рзавэ, причем при при- ПРИЛОЖЕНИЯ цельном параметре соударения р,фф имеем и(Я) бг й где (7()с) — потенциал взаимодействия возмущающего атома с излучающим атомом в верхнем состоянии. Учитывая прямолинейность траектории при данном прицельном параметре соударения имеем — П( и Я) р(7(Я) 8 Ь т.
е. само сечение по порядку величины равно а э где Рэфф (Рэфф) ! во Таким образом, сечение уширения спектральной линии совпадает с полаым сечением (П!.19) столкновения излучающей атомной частицы с частицей газа. Представим критерий применимости для ударного уширения спектральной линии.
Необходимо, чтобы время прохождения частицами области размера р,фф, где происходит рассеяние, было много меньше времени между соседними соударениямн, т. е. Рэфф Здесь аэ — полное сечение соударения. Тогда Уа„п~ < 1, (П4.7) что является критерием применимости ударной теории уширения в той области частот, где в основном излуча!отса фотоны. рассмотрим теперь предельно противоположный случай по отношению к ударному уширенню спектральной линии, испускаемой находящейся в газе возбужденной атомной частицей.
При этом будем считать, что за характерные времена, в течение которых создается рассматриваемое уширение, возмущающие частицы не успевают сдвинуться на заметное расстояние. Тогда возмущающие частицы можно считать неподвижными н наблюдаемый сдвиг спектральной линии яолучнм из соотношения (П4. 8) где У вЂ” разность потспциалоа взаимодействия излучающего атома в всрхнсм и ннжнем состояниях с возмущающей чистнцей, )7; — координата (-й частицы, если за начало координат принято ядро излучающего атома. Формула (П4.8) дает сдвиг спектральной линии прн заданной конфигурации возмущающих частиц. Чтобы определить функцию распределения ам испускаемых фотонов по частотам, необходимо усредннть выражение (П4.8) по этим конфигурациям.
Поскольку в газе взаимодействие частиц носит парный характер, то из формулы (П4.8) нетрудно оценить характерные величины сдвига и ширины спеятральной линии, которые одного порядка. Эти величины представля!от собой сдвиг частоты из-за парного взаимодействия излучающей частицы и частицы газа на среднем расстоянии между ними: (П4.9) 4. ушиРение спектплльных линии 407 Поскольку вероятность нахождения возмущающей частицы в интервале расстояний от Л до И+а)т от излучающего атома равна 4п)тзб)тйг, то функция распределения фотонов по частотам на крыле спектральной линии имеет вид авг)а = 4п!т хам Х. (П4.
1Оа) При этом сдвиг линии ы — ыэ равен 1 ш — ыэ = )г (!1). =Х (П4.! Об) В частности, в случае у'(17) — -С)с " формулы (П4.10) приводят к следующему выражению для функции распределения фотонов по частотам на крыле спектральной линии: а„вы= (П4. 11) Представим критерий применимости статической теории уширения спектральной линии. )бы должны потребовать, чтобы за характерные времена, в течение которых создается уширение, конфигурация частиц не изменилась.
В частности, для основной области частот фотонов в этом случае необходимо, чтобы за это время (порядка 11ч) частицы смещались на расстояния, малые по сравнению со средним расстоянием между ними. Это дает е)уыэ,ц т — р(д~-нэ) 1 Ь (П4.12) Сравним этот критерий с критерием применимости ударной теории уширения. Для этого рассмотрим случай, когда уширение определяется взаимодействием только с возбужденным состоянием излучающей атомной частицы, так что величина 'г' в формуле (П4.12) совпадает с потенциалом взаимоденствия 11 в формуле (П4.6) для возбужденного состояния излучающего атома н частицы газа. Представим критерий применимости статической теории уширения (П4.12) в виде у — Нц(ф — 0) й. и сравним его с формулами (П1.10) и (П4.8).
Как видно, для монотонно убывающего с расстоянием потенциала взаимодействия частиц отсюда следует г пал'й' Сравнивая это с критерием (П4.7), находим, что ударная и статическая те. ории уширения спектральных линий описывают диаметрально противоположные случаи уширения за счет взаимодействия излучающей частицы с окружающими ее частицами газа. Таким образом, критерий применимости статической теории уширения спек тральиой линии может быть представлен в виде Доз/з ~ 1 (П4.13) ПРИЛОЖЕНИЯ Скорость света Постоянная Планка с=2,99792 10та см/с 5=6,626!8 1О аг врг с, 5=1,05459 10 аг эрг с е=4,8032 10-'е ед. СГС, е'=2,3071 10 — 'е ед.
СГС 9 1095.10-лв г 1,6726.10 аа г 1,6605 10"з" г 6,022! 1О'а моль-' о=5,669 1О-" Вт/(сма К') Заряд электрона 2) Переводные мномнтелн для единиц энергнн 9В млл/моль эрг 7,2432 1О'а !,1605.10а 0,503!9 1,4386 1 1,5787 10а эрг эВ кал/моль см-' град рндберг (йу) 5. Справочные данные 1) Физические константы Масса электрона Масса протона Атомная единица массы (а.
е. м.) Число Авогадро Постоянная Стефана †Больцма 5 0346,10та 8,0660 !Оз 0,34973 ! 0,69509 1,0973 !0$ 4 5878.10ге 7,3501 10 3,1870 10 9,1127 !О 6,3344 10 1 5. СПРА ВОН Н ЫЕ ДАНН ЫЕ О О о с о о О (,Д а а х а а ОС а О и о Ос а сс Мьи ХО Й хс РОО со соо оас осс О О. О о. е З о о О 3 !Е О О 3 !й О О ~! 3 О Ь ь о х с о о с й о ( о В о а о сс Ы х Й Р 8 и Ы о. С . Я Ы й й х а Ы Ы сО аОО х ОО х и ы х ( -о "ах а ЮсМЙР. а ас а~ ДГ аоааоа ОС сааайа о о х х с О Ыоо. 1-'' $ о ! [ а 3 О О ОС о Ь.х х 1 х ,Ы х о а х х сч о а~ х о О о ,а о.
о о х а а о а ОЗ,О хо ах х..о о а с- х с ох. а Ф с о о а о о о 3 х ~% сс 'О х о о а 2Д о О. О х а х а СО = Ф~ О С О О Ы а~ Й :~ О. -о х с х о с' о х Р ~, а о с. о ха а Я сои о ха О,О х а с "ох О хы~ 3 сс ПРИЛОЖЕНИЯ Ф о а х с !ь н л с, х х со н о о о с о х хо х с асн х н х х х х М х сс 1 ОО хх й! х Е х о. 5 н и 1с О 1 2 н о, О 1 О а 3 1Ь 15. 1Ь И ь О М х!! х~ "х .с и н х О 8 Й х х н о х оо х х н и ~~ н Ьх 3! х х он ах с д х .„ н ц с, и х с' сх с о:с и хо х о н о х х О 3 Ь.с з сс но ~~ а «~их х х о, х -о х о и с и л и х х с ах х х х н хо В с й о х ах ! 3 3 д 1 о н хо н х ! ~М с~а'л' х х "а "а 51 51 ооосс аааа оооо ха х» й» х о.
он х о1 ! И х о. н х; о, 3 о 3 х н х о х х . а й х й х со „ й х х о о.о о й н н х х оай од о ~х! х Й с н х х х он с'4 о. н ~1 ° й .с с о. > н йо М нх х о о о х 1- О Х о ох 1О '" 3~ н:* х ж со хо ! 8 хйан 5 х У~йь с н х н ао Ц их 5. СПРАВОЧНЫЕ ДАННЫЕ о оэ Ф Ф ! о о Ф О \ и 3 а а э СО а', д ФФ Ф Фи э о Р-1ь Ф Ф й И о о а. ФЫ и (! и а% Яо Х Ф ! Ф !о Ф Ф ы с Ф са Ф !о ФФВ а с'а а 'аа ~ а 1 са 1 со со со '-И !~~с ф и !о !6 !о !о О !! Ф а. а О Ф Ф Ф а о сс с Ф й й Ф о Ыы" ы ФМ о оэ К э У э $ Ф Ф Ф о Ф с и $ о и Ф а о !ь а а а а и о сч сы э Ф с о.
с ОЧ о !о ой ~Р Ф " "Ф Ф 3 э Ф Ф о, Х 1~ „й ас сч сы со Ф э Л Х Фа Ь а а о В ы с ы а а 2 а а Ф и И Ф Ф с ,$~ й $ сь и,с" о Ф ФЯ М Ф Ф Ф ы Ф 3 .!! "л 2~ сй й с а ф ь э' ю ы Ф а ь о,о о э э о Ф Х и ! ~ !о б Я й~ 43. Ф ь ы ы о.
Ф Ыэо о Ф и и э Р) ! э ии и с Вой ы Ф Ф ' э Ф», о, 3 сС о ьй а ы 1а э Ф а я и 6 с, Ф ( сб сЧийоо Ф э й ь и с ь и о с Ф а с Н ~а ,", а. и Ф Ф Ф о ы сц % о! $ Фи э э о о сс Ф о » й Ф 8 СПРАВОЧНЫЕ ДАННЫЕ 413 6) Коэффициент вязкости *) Температура, К Гаа 800 000 »00 800 »000 4,21 9,77 14,2 31,4 19,3 21,4 50,6 28,6 29,1 ' 30,6 34,4 38,9 27,3 45,7 43,6 н Не сн но Не СО Ма Воздух О Аг СО Кг Хе 20,! 44.5 37,6 70,2 39,2 40,0 42,4 47,7 55,1 39,5 64,6 64,6 14,8 6,88 7,11 7,64 8,30 ") Вязкость приводится в 10 ' пуаз (1 П= 1 г!(сл» с)) и относится к давлению газа, равяому 1 атм. Данные взяты иэ книги: Валга!0»нин Н. В.
Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. — М.: Наука, 1972. 7) Коэффициент взаимной диффузии (сма!0) *) Н,О Не СО СО» Хе Кт Гаа Н, Не СН, ННе Ат 0,73 0,72 0,23 0,26 0,28 0,97 0,94 0,30 0,29 0,35 0,45 1,3 0,62 1,60, 58 — 0,20 0,70 0,64 0,21 0,22 0,23 0,28 О,!9 Онй О,!8 1,3 0,74 0,66 0,16 0,25 а1 Прн давлении 1 атм н температуре 273 К.
н, Не сн нн НО Не СО На Оа Аг СО Кг Хе 6,81 15,4 7,75 24,1 12,7 12,9 13,2 14,8 16,0 8,96 19,6 !1,1 31,8 17,7 17,8 18,5 20,7 22,7 14,9 25,6 23,3 0,65 0,63 0,20 0,15 0,23 0,28 О,!8 10,8 23,8 14,1 13,2 38,8 21,8 22,0 23,0 25,8 28,9 19,4 33,1 30,8 0,69 0,62 0,20 0,2! 0,2! 0,32 0,19 О,!8 0,70 0,64 0,19 0,18 0,22 0,28 0,16 0,17 О,!б 0,16 17,3 38,2 29,5 60,8 34,3 34,9 37,0 41,5 47,4 33,8 54,7 54,7 0,55 0,50 О,!5 0,15 0,15 0,23 О,!3 0,13 0,14 0,13 0,096 0,58 0,56 О,!6 0,14 О,!7 0,22 0,13 0,13 0.13 0,12 0,12 0,084 0,50 0,49 0,13 0,11 0,14 0,19 О,1! О,!! 0,10 0,094 0,075 0,064 0 048 414 ПРИЛОЖЕНИЯ 8) Сечение резонансной перезарядки*) положительного иона иа собственном атоме (А + А - А+ А+) 0,11 О,!1 О,!3 0,15 0,14 0,14 0,16 О,!3 0,09 О,!О 2,5~0, 18 2,50,17 о) Сечение резонансной перезарядки определяется формулой о (Е) = = о (Ео) (1+а!и (Еос'Е))а, где Š— кинетическая энергия иона при неподвижном атоме, Е, =! эВ.
Ион и атом находятся в основных состояниях, о (Ео) =по. 9) У)одвижнос ь (смо/В с) ионов *) а, Подвижность положительных атомных ионов в газах Иоа Сао Наа Гаа Н+ Кго Хо.г Нае Ас+ Н г.!+ и -:- 20 6,5 2,3 1,45 1,0 1З,О 2,28 2,40 1,23 22,8 8,2 3,1 2,22 1,7 12,2 8,8 19,2 2,16 0,94 !6,5 18,3 6,0 2,1 1,3 0,91 12,9 2,0 2,2 2,27 1,13 22,5 3,4 3! 22,2 6,0 24,3 16,1 22,9 10,6 3,7 2,8 !2,4 9,6 19,9 19,7 4,1 19,6 6,0 1,8 !б 1,52 0,58 !1,7 1,94 3,0 4,15 3,96 1,63 *) Подвижность при температуре 300 К соответствует плотности газа при нормальных условиях (2,69.10" см ').
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
