Зіткнення атомні, елементарні акти зіткнення двох атомних часток (атомів, молекул, електронів або іонів). С. а. діляться на пружних і непружних. При пружному С. а. сумарна кінетична енергія соударяющихся часток залишається колишньою — вона лише перерозподіляється між частками, а напрями руху часток міняються. У непружному С. а. змінюються внутрішні енергії часток, що стикаються (вони переходять на інших рівні енергії ) і відповідно не зберігається їх повна кінетична енергія. При цьому міняється електронний стан атома або коливальний або обертальний стан молекули (див. Молекулярні спектри ) .
Пружні С. а. визначають перенесення явища в газах або слабоїонізованной плазмі. Вільному руху часток перешкоджають випробовувані ними С. а. — акти розсіяння на інших частках. Найістотніше на переміщення частки впливають ті акти розсіяння, в якому напрям її руху помітно міняється. Тому коефіцієнти дифузії (перенесення часток), в'язкість (перенесення імпульсу), теплопровідності (перенесення енергії) і інші коефіцієнти перенесення газу виражаються через ефективний поперечний переріз (ЕФП) розсіяння атомів або молекул цього газу на великі кути. Аналогічно рухливість іонів (див. Рухливість іонів і електронів ) пов'язана з ЕФП розсіяння іона на атомі або молекулі газу на великі кути, а рухливість електронів в газі або електропровідність слабоїонізованной плазми — через ЕФП розсіяння електрона на атомі або молекулі газу.
Перетин пружного розсіяння атомів або молекул на великий кут при теплових енергіях часток називається газокінетичним перетином; воно має величину порядку 10 -15 см 2 і визначає довжину вільного пробігу частки в середовищі.
Пружне розсіяння на малі кути може впливати на характер перенесення електромагнітного випромінювання в газі. Енергія електромагнітної хвилі, що проходить через газ, поглинається і потім перєїзлучаєтся атомами або молекулами газу. При цьому навіть слабка взаємодія випромінюючої частки з іншими (що оточують її) частками «спотворює» хвилю, що випускається, т. е. зрушує її фазу або частоту. За деяких умов основні характеристики електромагнітної хвилі, що поширюється в газі, визначаються пружним розсіянням атомів, що взаємодіють з нею, або молекул на навколишніх частках, причому істотним виявляється розсіяння на малі кути.
Процеси непружних С. а. вельми всілякі. Перелік непружних процесів, які можуть відбуватися в газі або слабоїонізованной плазмі, приведений в таблиці. У різних лабораторних умовах і явищах природи головну роль грають ті або інші окремі непружні процеси зіткнення часток. Наприклад, випромінювання з поверхні Сонця обумовлене переважно зіткненнями між електронами і атомами водню, при яких утворюються негативні іони водню (таблиця., пункт 26). Основний процес, що забезпечує роботу неонового для гелію лазера (див. Газовий лазер ) , — передача збудження атомами гелію, що знаходяться в метастабільних станах, атомам неону; основний процес в електророзрядних молекулярних газових лазерах — збудження коливальних рівнів молекул електронним ударом (таблиця., пункт 3; в результаті цього процесу електрична енергія газового розряду частково перетвориться в енергію лазерного випромінювання). У газорозрядних джерелах світла основними процесами є: у т.з. резонансних лампах — збудження атомів електронними ударами (таблиця., пункт 2), а в лампах високого тиску — фоторекомбінація електронів і іонів (таблиця., пункт 24). Обмін (таблиця., пункт 7) спину обмежує параметри квантових стандартів частоти що працюють на переходах між станами надтонкої структури атома водню або атомів лужних металів (таблиця., пункт 9). Різні непружні процеси С. а. за участю радикалів вільних, іонів, електронів і збуджених атомів визначають властивості атмосфери Землі, причому на різних висотах переважають різні процеси.
Непружні процеси зіткнень за участю атомних часток і фотонів
Пункти
Тип атомного зіткнення
Схема процесу
1.
Іонізація при зіткненні атомів і молекул
A + B® A + B + + e
2.
Перехід між електронними станами
3.
Перехід між коливальними або обертальними станами 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 — коливальне квантове число, J — обертальне квантове число молекули)
4.
Хімічні реакції
5.
Гасіння електронного збудження
B* + AC (v) ® B + AC (v’)
6.
Передача збудження
A + B* ® A* + B
7.
обмін (при збереженні проекції повного спину атомів змінюється проекція спину в кожного з них) Спину
8.
Деполяризація атома (змінюється направлення орбітального моменту одного з атомів, що стикаються)
9.
Переходи між станами тонкої і надтонкої структури одного з тих, що стикаються атомів або молекул
10.
Іонізація атома або молекули електронним ударом
e + A ® 2e + A +
11.
Дисоціація молекули електронним ударом
e + BA ® e + A + B
12.
Рекомбінація при потрійних зіткненнях
e + B + + B (e) ® A + B (e)
A — + B + + C ® A + B + C
13.
Диссоціативна рекомбінація
e + Ab + ® A + B
14.
Диссоціативне прилипання електрона до молекули
e + AB ® A — + B
15.
Прилипання електрона до молекули при потрійних зіткненнях
e + A + B ® A — + B
16.
Асоціативна іонізація
A + B ® Ab + + e
17.
Ефект Пеннінга (атом А* знаходиться в метастабільному стані, причому енергія його збудження перевищує іонізаційний потенціал атома В)
A* + B ® A + B* + e
18.
Взаємна нейтралізація іонів
A — + B + ® A + B
19.
Перезарядка іонів
A + B + ® A + + B
20.
молекулярні для Іона реакції
A + + BC ® Ab + + C
A + + BC ® AB + C +
21.
Руйнування негативного іона
A — + B ® A + B + e
A — + B ® AB + e
22.
Перетворення атомних іонів на молекулярних
A + + B + C ® Ab + + C
23.
Фотозбудження атома або молекули (з подальшим спонтанним випромінюванням збудженого атома)
ћw + B ® B*
24.
Фоторекомбінація і фотоіонізація
25.
Фотодиссоціація і фоторекомбінація атомів і радикалів
26.
Радіаційне прилипання електрона до атома
e + A ® A - + ћw
Примітка: А, В і З позначають атом або молекулу; В* — електронно-збуджений атом або молекулу; е — електрон; А* — позитивно заряджений іон; А — негативно заряджений іон; ћw — фотон. Стрілки характеризують спрямування процесу.
Літ.: Мак-Данієль І., Процеси зіткнень в іонізованних газах, пер.(переведення) з англ.(англійський) М., 1967; Смирнов Би. М., Атомні зіткнення і елементарні процеси в плазмі, М., 1968; його ж, Іони і збуджені атоми в плазмі, М., 1974; Хастед Дж., Фізика атомних зіткнень, пер.(переведення) з англ.(англійський), М., 1965.
