2014-06-01
Почему ударную ионизацию (ионизация в результате соударения) атомов производят электроны, а не ионы, хотя те и другие приобретают в ускоряющем поле одинаковую кинетическую энергию $mv^{2}/2 = e \Delta \phi$ ($e$ - заряд частиц, $\Delta \phi$ - разность потенциалов ускоряющего поля). Считать, что после соударения ионизируемый атом и налетевшая на него частица имеют приблизительно одинаковые скорости.
Решение:
Согласно закону сохранения импульса,
$mv=(m+M)u$,
где $m$ - масса ускоренной частицы, $M$ - масса атома, а $u$ - их скорость сразу после соударения.
Обозначив через $W_{и}$ энергию ионизации, закон сохранения энергии можно записать в виде
$mv^{2}/2 = W_{и} + (m+M)u^{2}/2$.
Исключив из этих уравнений скорость $u$, получим
$mv^{2}/2 = W_{и}(1+m/M)$
Если $m$ - масса электрона, то $m/M \ll 1$ и необходимая для ионизации кинетическая энергия равна
$mv^{2}/2 \approx W_{и}$.
В случае столкновения атома с ионом, масса которого $m \approx M$, $mv^{2}/2 \approx 2 W_{и}$, т.е. энергия иона, необходимая для ионизации, должна быть в два раза больше, чем энергия электрона.