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等离子体化工导论第二部分
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第四章第四章第四章第四章 等离子体的产生等离子体的产生等离子体的产生等离子体的产生
4.1 4.1 4.1 4.1 碰撞过程中能量的传递特征碰撞过程中能量的传递特征碰撞过程中能量的传递特征碰撞过程中能量的传递特征 气体放电中任何一个粒子会通过碰撞过程与其它各种粒子产生相互作用。粒子之间通过碰撞交换动量、动能、位能和电荷,使粒子发生电离、复合、光子发射和吸收等物理过程。 粒子间的碰撞是指它们在各种力场下的相互作用。并不必象刚体那样一定要发生它们之间的直接接着才称为碰撞。只要粒子受其它粒子影响后,它的物理状态发生了变化,就可以认为这些粒子间发生了碰撞。根据粒子状态的变化,可以把粒子发生的碰撞分成弹性碰撞和非弹性碰撞两大类。 在弹性碰撞中,参与碰撞的粒子其位能不发生变化。如电子和原子之间发生弹性碰撞时,电子只把自己的部分动能交给原子,使两者的运动速度和方向发生变化,而原子不被激发或电离。这类碰撞主要发生在低能粒子间的碰撞中。 在非弹性碰撞中,参与碰撞的粒子间发生了位能的变化。例如,具有足够动能的电子与原子碰撞,原子得到电子交出的动能,而被激发或电离,即原子的位能得到了增加。通常把这种导致粒子体系位能增加的碰撞称为第一类非弹性碰撞。具有一定位能的粒子通过碰撞也可以交出自己的位能,同时使被碰粒子的动能得到增加。例如被激发到亚稳态的原子与电子之间的碰撞,通过这种碰撞,原子回到了基态,原子的激发能转成了电子的动能。通常把导致粒子体系位能减少的碰撞称为第二类非弹性碰撞,或称为超弹性碰撞。 1.弹性碰撞时的能量转移 为使问题简化,设一速度为
的靶粒子发生了碰撞。碰撞后,两粒子的速度分别为 、质量为 的入射粒子另一静止的、质量为
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