Теория атомных столкновений - Мотт Н.
Скачать (прямая ссылка):
рассеяния. Для осуществления этой программы необходимо дальнейшее
накопление опытных данных.
Полное сечение Q принципиально может быть измерено с помощью метода
молекулярных пучков. Для того чтобы его значение не зависело от малейших
отклонений, регистрируемых как столкновения, угловая разрешающая
способность должна быть очень высокой.
2. Передача возбуждения и заряда яря медленных столкновениях. Важность
исследования вопроса о передаче возбуждения между сталкивающимися атомами
уже была отмечена нами в начале этой главы. Согласно экспериментальным
данным,
$ 3. МЕДЛЕННЫЕ СТОЛКНОВЕНИЯ МЕЖДУ ТЯЖЕЛЫМИ ЧАСТИЦАМИ 331
вероятность такой передачи максимальна в том случае, когда разность
энергий обоих рассматриваемых состояний равна нулю. При этом вероятность
передачи возбуждения зависит, невидимому, более дущественным образом от
этой разности энергий, нежели от относительных скоростей или от природы
рассматриваемых частиц. В порядке иллюстрации рассмотрим результаты
некоторых опытов.
Тушение резонансного излучения ртути. Хорошо известно, что присутствие
постороннего газа в ртутной лампе приводит к уменьшению интенсивности
резонансного излучения атомов ртути. Это явление обусловлено
дезактивацией возбужденных атомов ртути при столкновении их с молекулами
постороннего таза. На основании опытных данных об изменении интенсивности
ресонансного излучения в присутствии различных посторонних газов можно
определить эффективные сечения, соответствующие дезактивации атомов ртути
молекулами этих газов. Такого рода исследования были произведены
Земанским [23]; фиг. 52, а иллюстрирует относительную эффективность
различных газов при возбуждении перехода 23Р1-"2(r)Р0 атомов ртути,
требующего разности энергий 0,218 в. На оси ординат отложены значения
эффективного сечения, на оси абсцисс-энергия колебательного уровня
молекул газа, наиболее близкого к резонансному значению 0,218 в.
Очевидно, что экспериментальные точки ложатся на резонансную кривую
обычного типа. Аномально ведет себя лишь окись углерода; в атом случае,
помимо разности энергий, вероятно, играют роль также и некоторые другие
факторы1).
Возбуждение атомов натрия возбужденными атомами ртути. Аналогичные опыты
были произведены Бейтлером и Джозефи [25], освещавшими смесь паров натрия
и ртути ртутной лампой и измерявшими интенсивность возникающих натриевых
линий, энергии возбуждения которых близки к энергии возбуждающей линии
(волновое число 2537). При учете статистических весов термов натриевых
линий зависимость вероятности возбуждения различных уровней натрия от
энергии этих уровней характеризуется кривой, приведенной на фиг. 52, б. В
точке резонанса наблюдается резкий максимум; дополнительный максимум
соответствует резонансу с метастабильным состоянием атома ртути 23Р0.
Поглощение положительных ионов. "Перезарядка". Наблюдаемое в газах
поглощение пучков медленных положительных ионов почти полностью
обусловлено процессом нейтрализации, происходящим в результате захвата
ионами электронов из газовых молекул. Рядом исследователей было
произведено большое число
*) Резонансный характер процесса тушения вызвал недавно сомнение [24],
поскольку углеводороды обусловливают тушение в результате химического
воздействия.
Фиг. 52. Резонансные явления при столкновениях между атомами, или ионами,
сопровождающихся передачей возбуждения или заряда.
а-относительная эффективность различных газов при тушении резонансного
излучения ртути; б-значения вероятности возбуждения различных линий
натрия при столкновениях второго рода с атомами ртути, возбужденными до
состояния 21Р; пунктирными линиями указаны значения энергии состояний 21Р
и 2зр>. ртути; в-сечения, соответствующие передаче заряда между
различными ионами (с кинетической энергией 400 эв) и нейтральными
молекулами, как функция величины &Е (ДЕ считается положительным в тех
случаях, когда при передаче заряда относительная кинетическая энергия
возрастает).
5 3. МЕДЛЕННЫЕ СТОЛКНОВЕНИЯ МЕЖДУ ТЯЖЕЛЫМИ ЧАСТИЦАМИ 333
измерений коэффициентов поглощения для различных ионов в различных газах;
во всех случаях при этом было найдено, что коэффициент поглощения
оказывается наибольшим для ионов того же газа. Это значит, что
положительные ионы в наибольшей степени поглощаются теми газами, которые
при потере электронов образуют точно такие же ионы.
Наиболее детальные исследования такого рода принадлежат Вольфу [26];
полученные им данные приведены на фиг. 52, в, которая ярко иллюстрирует
резонансный характер явления. В литературе известно много других примеров
этого явления1); оно играет также большую роль в химической кинетике и
спектроскопии.
Мы исследуем теперь эти вопросы с теоретической точки зрения.
3. Теория резонансных явлений. В гл. VIII, § '6, был рассмотрен метод
вычисления сечений для переходов между двумя состояниями, находящимися
почти в резонансе. В этой главе мы будем придерживаться прежних
обозначений и характеризовать исходное состояние индексом 0, а конечное -
