При фотоионизации ионы получают 3/5 от импульса первоначального фотона

N+1Наука

Фотоэффект подарил ионам обратный импульс

Алексей Дмитриев

Элемент ускорителя синхротронной установки PETRA III, на которой получена часть результатов работы. DESY, Helmholtz Associacion

В процессе ионизации ионы в среднем получают 3/5 от импульса первоначального фотона и за счет этого двигаются в противоположную импульсу фотона сторону. Это удалось выяснить с помощью тщательного измерения импульсов, которые приобрели заряженные ионы гелия и азота после фотоионизации электрона с внутренней K-оболочки. Результаты для обоих типов атомов совпали с предсказаниями теории в широком диапазоне энергий фотонов: от 300 электронвольт до 40 килоэлектронвольт. Работа опубликована в Physical Review Letters, кратко о результатах сообщает журнал Physics.

Так как классическая теория электромагнитных волн Максвелла не могла объяснить многих особенностей фотоэффекта, его изучение способствовало развитию современной квантовой физики. В частности, для построения теории этого явления Альберт Эйнштейн привлек идею о том, что энергия из электромагнитной волны поглощается только определенными порциями, и назвал поглощаемые частицы фотонами. За открытие законов фотоэффекта Эйнштейн в 1921 году получил Нобелевскую премию по физике.

Фотоионизация — схожий с фотоэффектом процесс, при котором электрон вылетает из атома при поглощении атомом налетающего фотона. Такой электрон называется фотоэлектроном, а атом после этого становится заряженным ионом. Теория фотоионизации отдельных атомов активно развивалась в 1920-е годы усилиями Пьера-Виктора Оже (Pierre Victor Auger) и Жана-Батиста Перрена (Jean Baptiste Perrin): в 1927 году они опубликовали работу о распределении импульсов фотоэлектронов. В частности, там они отметили, что фотоэлектроны вылетают преимущественно в направлении начального движения фотона, и что их импульс «...более чем на 50 процентов превышает импульс фотона» — оставив, впрочем, это явление без объяснения. О похожем явлении сообщали и другие авторы, отмечая, что для выполнения закона сохранения импульса ион, в который превращается атом после вылета фотоэлектрона, неизбежно должен двигаться в ту сторону, откуда прилетел фотон.

Согласно квантово-механическому описанию фотоионизации, средний обратный импульс ионов возникает из-за интерференции между дипольным и квадрупольным переходами, которые по отдельности дают симметричное распределение импульса ионов. Это оказывается в некотором противоречии с эффектом давления света в направлении распространения фотонов. В дальнейшем этот эффект лишь кратко упоминался в контексте влияния давления света на внутризвездные процессы, и лишь в 2014 году группа теоретиков из Университета Шербрук (Канада) подробно рассчитала импульсы иона и электрона при различных сценариях фотоионизации, в частности показав, что в процессе однофотонной ионизации ион приобретает обратный импульс величиной 3/5 от начального импульса фотона.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Как научиться читать иконы Как научиться читать иконы

Что можно узнать, взглянув на икону, если вы новичок в древнерусском искусстве

Культура.РФ
Удачная идея! Удачная идея!

Семь способов быстро обновить дачный интерьер

Лиза
Следы крупных птерозавров в Корее приписали наземным двуногим крокодиломорфам Следы крупных птерозавров в Корее приписали наземным двуногим крокодиломорфам

Считалось, что большие птерозавры передвигались по земле на задних конечностях

N+1
Правила жизни Анджелины Джоли Правила жизни Анджелины Джоли

Актриса, Лос-Анджелес, 45 лет

Esquire
Сергей Семак Сергей Семак

Как использует свою медийность главный тренер футбольной команды «Зенит»?

Собака.ru
10 фактов о Спасском соборе 10 фактов о Спасском соборе

Как собор менял свой облик и как его едва удалось спасти от полного разрушения

Культура.РФ
Какие уроки преподала российским компаниям авария в Норильске Какие уроки преподала российским компаниям авария в Норильске

Какой урок может извлечь индустрия из аварии в Норильске

Forbes
Как изменились елочные игрушки с приходом советской власти? Как изменились елочные игрушки с приходом советской власти?

Елочная игрушка появилась в России примерно в 30-е годы XIX века

Культура.РФ
Диего Герреро: «Важно смотреть на все по-другому» Диего Герреро: «Важно смотреть на все по-другому»

Интервью с Диего Герреро — шеф-поваром мишленовского ресторана DSTAgE

Bones
Какие опасности таит в себе красное вино Какие опасности таит в себе красное вино

В чем заключаются главные опасности красного вина?

Популярная механика
Интересные факты о Сергее Эйзенштейне Интересные факты о Сергее Эйзенштейне

Эйзенштейн снял драму об Иване IV во время войны и попал в немилость к Сталину

Культура.РФ
5 лучших книг про космос: путешествие к далеким планетам 5 лучших книг про космос: путешествие к далеким планетам

Увлекательная литература о космосе и астрономии

Популярная механика
Каким получился новый альбом Леди Гаги Каким получился новый альбом Леди Гаги

Писатель Сергей Кумыш рассказал, что захотела сказать миру Леди Гага на этот раз

РБК
Как полотна Рубенса, Ван Дейка и Йорданса оказались в маленьком уральском городе Как полотна Рубенса, Ван Дейка и Йорданса оказались в маленьком уральском городе

Какие редкости хранятся в маленьком городке Ирбит

Культура.РФ
4 эффективные техники решения любых проблем, которыми пользуются умные люди 4 эффективные техники решения любых проблем, которыми пользуются умные люди

Как всегда находить лучший выход из ситуации?

Playboy
Жизнь после Жизнь после

Как сложилась судьба участников популярного музыкального реалити?

Cosmopolitan
12 книг предпринимателей ― о том, как пережить провал и построить успешный бизнес 12 книг предпринимателей ― о том, как пережить провал и построить успешный бизнес

Книги известных бизнесменов, которые построили собственную компанию с нуля

Inc.
Хинь да зрятина Хинь да зрятина

Горький в повести «В людях» заставляет ощутить беспросветную тщетность жизни

Наука и жизнь
Ролевые игры для двоих взрослых: интересные сценарии и советы для новичков Ролевые игры для двоих взрослых: интересные сценарии и советы для новичков

Приготовьтесь, это будет горячо!

Playboy
Желатин и соли железа помогут эффективно преобразовать тепло человеческого тела в электричество Желатин и соли железа помогут эффективно преобразовать тепло человеческого тела в электричество

Благодаря синергии двух эффектов такие устройства имеют рекордную эффективность

N+1
6 приложений, которыми пользуются стартаперы и инвесторы в Кремниевой долине 6 приложений, которыми пользуются стартаперы и инвесторы в Кремниевой долине

Сервисы, которые облегчат жизнь начинающему предпринимателю

Inc.
Зрение не спасло ночного попугая от заборов и машин Зрение не спасло ночного попугая от заборов и машин

Как устроено зрение ночного попугая?

N+1
40 самых успешных звезд России до 40 лет. Рейтинг Forbes 40 самых успешных звезд России до 40 лет. Рейтинг Forbes

Рейтинг звезд Forbes 40 до 40 в этом году обновился на четверть

Forbes
Философия стоиков как путь к успеху: почему чтобы попасть в цель, нужно перестать этого хотеть Философия стоиков как путь к успеху: почему чтобы попасть в цель, нужно перестать этого хотеть

Фрагмент книги «Сила спокойствия» Райана Холидея

Inc.
Маска, я тебя знаю: история противогаза Маска, я тебя знаю: история противогаза

Первая мировая породила не только химическое оружие, но и защиту от него

Популярная механика
Какое произведение толстого было самым популярным при жизни писателя? Какое произведение толстого было самым популярным при жизни писателя?

Главное произведение Толстого отнюдь не «Война и мир» или «Анна Каренина»

Культура.РФ
«Я не феминистка»: почему женщинам не нравится движение, защищающее их интересы «Я не феминистка»: почему женщинам не нравится движение, защищающее их интересы

Почему не все женщины поддерживают феминизм, а некоторые его даже боятся

Cosmopolitan
Эксклюзив Cosmo: Наталья Рудова о сериале Эксклюзив Cosmo: Наталья Рудова о сериале

Наталья Рудова о том, как отвечать на нетактичные вопросы

Cosmopolitan
Жирный вопрос: что такое трансжиры и чем они опасны Жирный вопрос: что такое трансжиры и чем они опасны

Что такое трансжиры и насколько они страшны на самом деле

Популярная механика
Театральный этикет в XIX веке Театральный этикет в XIX веке

В XIX веке в театр ходили не только для того, чтобы посмотреть спектакль

Культура.РФ
Открыть в приложении