Типы сооружений для обработки осадков: Септиками называются сооружения, в которых одновременно происходят осветление сточной жидкости...
Биохимия спиртового брожения: Основу технологии получения пива составляет спиртовое брожение, - при котором сахар превращается...
Топ:
Характеристика АТП и сварочно-жестяницкого участка: Транспорт в настоящее время является одной из важнейших отраслей народного хозяйства...
Устройство и оснащение процедурного кабинета: Решающая роль в обеспечении правильного лечения пациентов отводится процедурной медсестре...
Интересное:
Что нужно делать при лейкемии: Прежде всего, необходимо выяснить, не страдаете ли вы каким-либо душевным недугом...
Подходы к решению темы фильма: Существует три основных типа исторического фильма, имеющих между собой много общего...
Аура как энергетическое поле: многослойную ауру человека можно представить себе подобным...
Дисциплины:
2024-02-15 | 19 |
5.00
из
|
Заказать работу |
|
|
Атомы неона и других инертных элементов имеют полностью заполненную внешнюю оболочку, включающую s-подоболочку (2 электрона) и p-подоболочку (6 электронов). В основном состоянии атома неона 10 электронов находятся на полностью заполненных оболочках с электронной конфигурацией:
1s22s22p6. (8.1)
Для инертных элементов: гелия He, неона Ne, аргона Ar, криптона Kr, ксенона Xe в табл. 4.1 приведены значения атомных радиусов , полученные двумя способами [11,12]. Радиусы определены по концентрации атомов в жидком гелии и кристаллах остальных элементов (при температурах, близких к 0К), а расстояние соответствует положению максимума радиальной плотности вероятности внешней электронной оболочки атома. Для атома водорода – это боровский радиус, нм.
Таблица 8.1
Элемент | , нм | , нм | , [13] | ||
He Ne Ar Xe | 0,093 0,112 0,154 0,190 | 3,09 4,48 8,47 12,90 | 0,06 0,07 0,13 | 1,29 1,75 6,04 | 1.000068 1.000128 1.000554 1.000768 |
Изучение физических процессов при столкновениях медленных электронов с атомами дополняет информацию, получаемую из атомных спектров. Важнейшим примером подобных исследований явился опыт Франка и Герца (см. работу 7) в котором была подтверждена дискретность атомных уровней энергии и определен потенциал возбуждения атомов ртути (см. рис. 9.4). В простейшем приближении предполагается, что в ходе всего столкновения электрон движется в неизменном поле атома. Потенциальная энергия электрона , зависящая только от расстояния r между электроном и центром атома (ядром) с порядковым номером , складывается из энергии притяжения к ядру атома и энергии отталкивания от электронного облака атома (из электронов). Атомное ядро имеет размеры порядка 10-15 м, гораздо меньшие размеров атомов (см. табл. 8.1), в таких условиях его можно считать точечным, поэтому
|
, (8.1)
где – элементарный заряд. Напряженность электрического поля точечного ядра больше суммарной напряженности электрического поля электронного облака , поскольку вклады от его различных частей направлены под разными углами к радиус-вектору электрона (см. рис. 8.1). В результате суперпозиции преобладает притяжение электрона к атому, причем вблизи ядра , а вдали от нейтрального в целом атома, при , потенциальная энергия убывает значительно быстрее, чем спадает поле точечного заряда (8.1). Поэтому часто энергию записывают в виде, называемом экранированным кулоновским взаимодействием
. (8.2)
Рис. 8.1. Напряженность электрического поля точечного ядра и суммарная напряженность электрического поля электронного облака атома . Различная плотность электронного облака схематично показана градациями серого цвета |
В действительности электростатическое поле налетающего на атом электрона несколько изменяет потенциальную энергию атомных электронов. Их состояние и распределение электронной плотности меняется (возмущается, см. рис. 8.2). Это изменяет потенциальную энергию и налетающего электрона.
Рис. 8.2. Поляризация атома в электрическом поле электрона. Показаны центры распределения положительных зарядов (атомное ядро) и отрицательных зарядов (электронного облака), вектор дипольного момента и напряженность электрического поля диполя в точке, где находится электрон. Различная плотность электронного облака схематично показана градациями серого цвета. |
Инертные газы являются неполярными диэлектриками. Если энергия медленного электрона значительно меньше характерного значения эВ − энергии ионизации атома водорода в основном состоянии, то возмущение атома можно рассматривать как его поляризацию в электрическом поле точечного заряда с напряженностью , пропорциональной . Индуцированный дипольный момент атома пропорционален E: . Потенциальная энергия Vp электрона в поле индуцированного диполя . Поэтому вдали от атома при r >> a потенциальная энергия взаимодействия электрона со способным поляризоваться атомом представляется формулой
|
, (8.3)
где , – поляризуемость атома, связанная с диэлектрической проницаемостью газов формулой
, (8.4)
где − концентрация атомов. Концентрация атомов при нормальном атмосферном давлении равна
, (8.5)
где – число Авогадро, – объем 1 моля газа при нормальных условиях. Значения диэлектрической проницаемости инертных газов при нормальном атмосферном давлении приведены в табл. 8.1. Видно, что эффект поляризации усиливается при переходе от гелия к ксенону. Вдали от нейтрального в целом атома эффект поляризации является основным
. (8.6)
Электрон с очень малой энергией сталкивается с атомом абсолютно упруго с сохранением полной кинетической энергии электрона и атома. При этом от электрона атому передается небольшая часть его кинетической энергии, пропорциональная отношению масс электрона и атома. Внутреннее состояние атома после столкновения остается таким же, как и до столкновения. Для количественного описания столкновений используется понятие сечения рассеяния. Поперечное сечение упругого рассеяния равно площади препятствия (диска, “поперечного сечения” атома), вероятность попадания в которое при прямолинейном движении (рис. 8.3а) равна вероятности столкновения электрона с атомом (рис. 8.3б). Более строго сечение рассеяния определяется как отношение
(8.7)
где – плотность потока падающих на атом электронов (число электронов, проходящих в единицу времени через единицу площади, например, ), – число рассеянных электронов за единицу времени. Эффективный радиус и эффективный диаметр атома определяют из равенств
. (8.8)
Рис. 8.3. Схематичное изображение рассеяния электронов на атомах (б) и определение сечения рассеяния (а). |
Средней длиной свободного пробега называется длина пути, на котором вероятность столкновения электрона с атомом равна единице. В газе с концентрацией атомов на один атом приходится объем , а длина свободного пробега составляет
|
. (8.9)
Поэтому поперечное сечение может быть определено в экспериментах по измерению длины свободного пробега электронов в газах.
Тождественность электронов не позволяет говорить, что после столкновения от атома движется именно налетающий электрон. Правильной наглядной моделью столкновения может служить сочетание двух процессов: прямого с рассеянием налетающего электрона и обменного, при котором налетающий электрон занимает место на уровне энергии , и выбивает с него один из электронов.
|
|
Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций...
Типы сооружений для обработки осадков: Септиками называются сооружения, в которых одновременно происходят осветление сточной жидкости...
Двойное оплодотворение у цветковых растений: Оплодотворение - это процесс слияния мужской и женской половых клеток с образованием зиготы...
Биохимия спиртового брожения: Основу технологии получения пива составляет спиртовое брожение, - при котором сахар превращается...
© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!