В не слишком плотной плазме передача импульса происходит в основном при двойных (парных) взаимодействиях, которые можно описывать как столкновения. Вероятность взаимодействия характеризуется эффективным сечением , имеющим размерность площади. Коэффициент взаимного трения выражается через эффективное сечение как:
, (1)
где – относительная скорость;
– приведённая масса взаимодействующих частиц;
– масса иона;
– масса электрона;
угловые скобки означают усреднение по скоростям теплового движения.
Так как , то эффективные частоты передачи импульса определяются соотношениями:
, . (2)
Тогда время передачи импульса , записывается в виде:
. (3)
Если в плазме кроме заряженных присутствуют и нейтральные частицы, то время передачи импульса находится в общем случае из соотношения:
, (4)
где индекс нумерует все частицы, присутствующие в плазме.
Отметим, что расчёт эффективных сечений и относительных скоростей представляет отдельную задачу в физике плазмы.
Рассмотрим некоторые типы элементарных процессов в плазме.
а) Соударение электронов с атомами или молекулами:
- упругое соударение электрона с атомом или молекулой:
;
- неупругие переходы между электронными состояниями атома или молекулы:
;
- ионизация атома или молекулы электронным ударом:
;
- переходы между вращательными уровнями молекулы:
;
- переходы между колебательными уровнями молекулы:
;
- диссоциативное прилипание электрона к молекуле:
;
- диссоциативная рекомбинация:
;
- диссоциация молекулы электронным ударом:
;
- прилипание электрона к атому при тройных столкновениях:
;
- рекомбинация электрона и иона при тройных столкновениях:
.
б) Соударение атомов и молекул:
- упругое соударение атомов и молекул:
;
- возбуждение электронных уровней при столкновениях:
;
- ионизация при столкновениях:
;
- переходы между колебательными или вращательными уровнями молекул:
,
;
- тушение электронно-возбуждённого состояния при столкновениях:
;
- ассоциативная ионизация:
;
- процесс Пенинга:
;
- передача возбуждения:
и целый ряд других процессов (например, скиновый обмен и изменение состояния сверхтонкой структуры; переходы между состояниями тонкой структуры и другие).
в) Соударения с участием ионов:
- резонансная перезарядка:
;
- нерезонансная перезарядка:
;
- взаимная нейтрализация ионов:
;
- разрушение отрицательного иона при взаимодействии с атомом:
;
- ион-молекулярные реакции:
;
- превращение атомных ионов в молекулярные при тройных соударениях:
;
- ион-ионная рекомбинация при тройных соударениях:
.
Поможем написать любую работу на аналогичную тему