Справочное руководство по физике для поступающих в вузы и для самообразования - Яворский Б.М.
Скачать (прямая ссылка):
236 ОТДЕЛ Ш. ГЛ. 3. TOK В НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ СРЕДАХ
*) Это взаимодействие имеет сложную природу, рассмотрение которой выходит за рамки элементарной физики.
3.6. Понятие о плазме
Г. Плазмой называется особое агрегатное состояние вещества, характеризующееся высокой степенью ионизации его частиц. Степенью ионизации а вещества называется отношение концентрации заряженных частиц к общей концентрации частиц. В зависимости от степени ионизации плазма подразделяется на слабо ионизованную (а — доли процента), частично ионизованную (а — несколько процентов) и полностью ионизованную (а близка к 100%). Слабо ионизованной плазмой в природных условиях являются верхние слои атмосферы — ионосфера. Солнце, горячие звезды и некоторые межзвездные облака являются примерами полностью ионизованой плазмы, которая образуется при очень высокой температуре [высокотемпературная плазма) (см. также термоядерные реакции (VI.4.15.1°)).
Искусственно созданной плазмой различной степени ионизации является плазма в газовых разрядах, газоразрядных лампах.
2°. Высокая электропроводность плазмы приближает ее свойства к свойствам проводников. Металлические проводники являются примером полностью ионизованной плазмы — в металлах нет нейтральных атомов и молекул. Электропроводность и теплопроводность полностью ионизованной плазмы зависят от температуры по законам, соот-
ГЗ/2 /2 ________ , И ~1
Управление движением плазмы в электрических и магнитных полях является основой использования плазмы как рабочего тела (11.4.5.6°) в различных двигателях для прямого превращения внутренней энергии (11.4.1.2°) в электрическую (плазменные источники электрической энергии, магнитогидродинамические (МГД) генераторы).
3°. Особенностями плазмы, позволяющими считать ее особым агрегатным состоянием вещества, являются: сильное взаимодействие с внешними электрическими и магнитными'полями, обусловленное высокой электропроводностью плазмы, особое коллективное взаимодействие частиц плазмы *), наличие упругих свойств, приводящих к возможности возбуждения и распространения в плазме различных колебаний.
3.7. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ TOK В ВАКУУМЕ. ЭМИССИЯ 237
3.7. Электрический ток в вакууме. Эмиссионные явления
Г. Вакуумом называется такая степень разрежения газа, при которой можно пренебрегать соударениями между его молекулами и считать, что средняя длина свободного пробега 7(11.2.3.1°) превышает линейные размеры d сосуда, в котором газ находится (7>d). Проводимость межэлектродного промежутка в состоянии вакуума называется электрическим током в вакууме. Молекул газа при этом столь мало, что процессы их ионизации не могут обеспечить такого числа электронов и положительных ионов, которое необходимо для электропроводности. Проводимость межэлектродного промежутка в вакууме может быть обеспечена лишь с помощью заряженных частиц, возникших за счет эмиссионных явлений на электродах.
2°. Явление фотоэлектронной эмиссии *) состоит в вырывании под действием света электронов с поверхности тел (например, металлов), помещенных в вакууме или газе. Это явление наблюдается и используется в специально изготовленных фотокатодах, обладающих высокой чувствительностью. Чувствительность фотокатода определяется отношением числа электронов, вылетевших из фотокатода, к числу поглощенных им квантов света (фотонов) (см. также фотоэффект (V.5.2.P) и фотон (V.5.1.20)).
3°. Термоэлектронной эмиссией называется испускание электронов твердыми или жидкими телами при их нагревании. Для электрического тока в вакуумированной газоразрядной трубке имеет значение термоэлектронная эмиссия из нагретого катода. Электроны, испускаемые нагретым телом, называются термоэлектронами, а само тело — эмиттером.
В результате термоэлектронной эмиссии может возникнуть термоэлектронный ток (III.3.8.Г). Для вылета электрона из металла необходимо, чтобы кинетическая энергия электрона была достаточной для преодоления его связи с металлом — для совершения работы выхода А из металла. При комнатной температуре лишь немногие электроны обладают необходимой кинетической энергией и термоэлектронная эмиссия невелика. Явление термоэлектронной эмиссии интенсивно происходит при нагревании эмиттера до
*) От латинского «emissio» — испускание, излучение.
238 ОТДЕЛ III. ГЛ. 3. TOK В НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ СРЕДАХ
высокой температуры, соответствующей видимому свечению раскаленного металла.
4°. При бомбардировке поверхности металла в вакууме электронами, которые ускоряются электрическим полем, наблюдается встречный поток электронов от поверхности. Это явление называется вторичной электронной эмиссией. Вторичный электронный поток состоит из электронов, отраженных поверхностью, а также из электронов, вырванных из металла. Наибольшая эмиссия вторичных электронов происходит при энергиях первичных электронов в несколько сотен эВ. Для некоторых чистых металлических поверхностей (ртуть, платина) число пг вторичных электронов в 1,75—1,78 раза превышает число
Пі первичных электронов. Отношение — = 6 называется
коэффициентом вторичной эмиссии. Величина б у диэлектриков и полупроводников больше, чем у металлов. Явление
