Большая Советская Энциклопедия (СТ) - Большая Советская Энциклопедия "БСЭ" - Страница 164

  Упругие С. а. определяют переноса явления в газах или слабоионизованной плазме. Свободному движению частиц препятствуют испытываемые ими С. а. — акты рассеяния на других частицах. Наиболее существенно на перемещение частицы влияют те акты рассеяния, в которых направление её движения заметно меняется. Поэтому коэффициенты диффузии (перенос частиц), вязкости (перенос импульса), теплопроводности (перенос энергии) и другие коэффициенты переноса газа выражаются через эффективное поперечное сечение (ЭФП) рассеяния атомов или молекул этого газа на большие углы. Аналогично подвижность ионов (см. Подвижность ионов и электронов ) связана с ЭФП рассеяния иона на атоме или молекуле газа на большие углы, а подвижность электронов в газе или электропроводность слабоионизованной плазмы — через ЭФП рассеяния электрона на атоме или молекуле газа.

  Сечение упругого рассеяния атомов или молекул на большой угол при тепловых энергиях частиц называется газокинетическим сечением; оно имеет величину порядка 10-15см2 и определяет длину свободного пробега частицы в среде.

  Упругое рассеяние на малые углы может влиять на характер переноса электромагнитного излучения в газе. Энергия проходящей через газ электромагнитной волны поглощается и затем переизлучается атомами или молекулами газа. При этом даже слабое взаимодействие излучающей частицы с другими (окружающими её) частицами «искажает» испускаемую волну, т. е. сдвигает её фазу или частоту. При некоторых условиях основные характеристики распространяющейся в газе электромагнитной волны определяются упругим рассеянием взаимодействующих с ней атомов или молекул на окружающих частицах, причём существенным оказывается рассеяние на малые углы.

  Процессы неупругих С. а. весьма разнообразны. Перечень неупругих процессов, которые могут происходить в газе или слабоионизованной плазме, приведён в таблице. В различных лабораторных условиях и явлениях природы главную роль играют те или иные отдельные неупругие процессы соударения частиц. Например, излучение с поверхности Солнца обусловлено большей частью столкновениями между электронами и атомами водорода, при которых образуются отрицательные ионы водорода (табл., пункт 26). Основной процесс, обеспечивающий работу гелий-неонового лазера (см. Газовый лазер ), — передача возбуждения атомами гелия, находящимися в метастабильных состояниях , атомам неона; основной процесс в электроразрядных молекулярных газовых лазерах — возбуждение колебательных уровней молекул электронным ударом (табл., пункт 3; в результате этого процесса электрическая энергия газового разряда частично преобразуется в энергию лазерного излучения). В газоразрядных источниках света основными процессами являются: в т. н. резонансных лампах — возбуждение атомов электронными ударами (табл., пункт 2), а в лампах высокого давления — фоторекомбинация электронов и ионов (табл., пункт 24). Спиновый обмен (табл., пункт 7) ограничивает параметры квантовых стандартов частоты , работающих на переходах между состояниями сверхтонкой структуры атома водорода или атомов щелочных металлов (табл., пункт 9). Различные неупругие процессы С. а. с участием радикалов свободных , ионов, электронов и возбуждённых атомов определяют свойства атмосферы Земли, причём на различных высотах преобладают различные процессы.

Неупругие процессы столкновений с участием атомных частиц и фотонов

Пункты Тип атомного столкновения Схема процесса 1. Ионизация при столкновении атомов и молекул A + B® A + B+ + e 2. Переход между электронными состояниями 3. Переход между колебательными или вращательными состояниями молекул AB (v) + C ® AB (v’) + C e + AB (v) ® e + AB (v’) AB (J) + C ® AB (J’) + C e + AB (J) ® e + AB (J’) (v — колебательное квантовое число, J — вращательное квантовое число молекулы) 4. Химические реакции 5. Тушение электронного возбуждения B* + AC (v) ® B + AC (v’) 6. Передача возбуждения A + B* ® A* + B 7. Спиновый обмен (при сохранении проекции полного спина атомов изменяется проекция спина у каждого из них) 8. Деполяризация атома (изменяется направление орбитального момента одного из сталкивающихся атомов) 9. Переходы между состояниями тонкой и сверхтонкой структуры одного из сталкивающихся атомов или молекул 10. Ионизация атома или молекулы электронным ударом e + A ® 2e + A+ 11. Диссоциация молекулы электронным ударом e + BA ® e + A + B 12. Рекомбинация при тройных соударениях e + B+ + B (e) ® A + B (e) A— + B+ + C ® A + B + C 13. Диссоциативная рекомбинация e + AB+ ® A + B 14. Диссоциативное прилипание электрона к молекуле e + AB ® A— + B 15. Прилипание электрона к молекуле при тройных соударениях e + A + B ® A— + B 16. Ассоциативная ионизация A + B ® AB+ + e 17. Эффект Пеннинга (атом А* находится в метастабильном состоянии, причем энергия его возбуждения превышает ионизационный потенциал атома В) A* + B ® A + B* + e 18. Взаимная нейтрализация ионов A— + B+ ® A + B 19. Перезарядка ионов A + B+ ® A+ + B 20. Ион-молекулярные реакции A+ + BC ® AB+ + C A+ + BC ® AB + C+ 21. Разрушение отрицательного иона A— + B ® A + B + e A— + B ® AB + e 22. Превращение атомных ионов в молекулярные A+ + B + C ® AB+ + C 23. Фотовозбуждение атома или молекулы (с последующим спонтанным излучением возбужденного атома) ћw + B ® B* 24. Фоторекомбинация и фотоионизация 25. Фотодиссоциация и фоторекомбинация атомов и радикалов 26. Радиационное прилипание электрона к атому e + A ® A- + ћw

Примечание: А, В и С обозначают атом или молекулу; В* — электронно-возбуждённый атом или молекулу; е — электрон; А* — положительно заряженный ион; А — отрицательно заряженный ион; ћw — фотон. Стрелки характеризуют направление процесса.

  Лит.: Мак-Даниель И., Процессы столкновений в ионизованных газах, пер. с англ., М., 1967; Смирнов Б. М., Атомные столкновения и элементарные процессы в плазме, М., 1968; его же, Ионы и возбужденные атомы в плазме, М., 1974; Хастед Дж., Физика атомных столкновений, пер. с англ., М., 1965.

  Б. М. Смирнов.

Столовая бухта

Столо'вая бу'хта, Тейбл-Бей (Table Bay), бухта Атлантического океана, у юго-западных берегов Африки. Длина 15 км, ширина у входа 7,4 км. Глубина 11—40 м. Скорость течений до 6 км/ч. Приливы полусуточные, величина их 1,7 м. Впадает р. Солт. На западном берегу — порт Кейптаун.