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

Обнулились: 10 звезд, которые кардинально поменяли имидж Обнулились: 10 звезд, которые кардинально поменяли имидж

Звезды, которые прошли бьюти-перезагрузку

Cosmopolitan
«Против часовой стрелки: Что такое старение и как с ним бороться» «Против часовой стрелки: Что такое старение и как с ним бороться»

Почему возрастные изменения — это не всегда плохо. Объясняет Полина Лосева

N+1
Балет и шоу «Танцы». Кто такая Татьяна Денисова? Балет и шоу «Танцы». Кто такая Татьяна Денисова?

На всю страну танцовщица прославилась благодаря шоу «Танцы»

Cosmopolitan
Персики и кокосы: почему у русских и иностранцев разные представления о доверии и лояльности Персики и кокосы: почему у русских и иностранцев разные представления о доверии и лояльности

Разница менталитетов в таких вопросах, как доверие и лояльность на рабочем месте

Forbes
Как одеться бюджетно и не выглядеть дёшево: 10 секретов, о которых ты не знала Как одеться бюджетно и не выглядеть дёшево: 10 секретов, о которых ты не знала

Если вещи дешевые, это не значит, что они плохие

Cosmopolitan
Магические травы в славянской культуре Магические травы в славянской культуре

Как с помощью трав отыскать клад, стать храбрым и научиться понимать язык зверей

Культура.РФ
7 работ Валентина Серова и их история 7 работ Валентина Серова и их история

В начале XX века Валентин Серов был одним из самых известных и модных художников

Культура.РФ
«Пятеро одной крови» Спайка Ли: первый фильм лета с хэштегом #BlackLivesMatter «Пятеро одной крови» Спайка Ли: первый фильм лета с хэштегом #BlackLivesMatter

Новый фильм Спайка Ли бросает в один котел все жанры, какие только можно

РБК
Елена Болюбах Елена Болюбах

Психолог Елена Болюбах руководит кризисным центром для женщин

Собака.ru
Как сформулировать миссию компании Как сформулировать миссию компании

Выполнив конкретный процесс, вы можете создать миссию своей компании

Inc.
Семейный автомобиль на воздушной подушке: красивый и бесполезный Семейный автомобиль на воздушной подушке: красивый и бесполезный

Самолётомобили — сказочная фантазия людей из 1950-х

Популярная механика
Как выкинуть хлам из дома: 10 советов самого популярного японского минималиста Как выкинуть хлам из дома: 10 советов самого популярного японского минималиста

Конкретные рекомендации и полезные советы, как избавиться от ненужных вещей

Forbes
7 способов избавиться от прошлого 7 способов избавиться от прошлого

Что делать, если нам порой кажется, что лучшее осталось в прошлом

Psychologies
Помогает ли в жизни высокий IQ? Помогает ли в жизни высокий IQ?

Приносят ли высокие умственные способности счастье детям?

Psychologies
Клубничный бой: как Павел Грудинин бьется за «Совхоз имени Ленина» со структурами депутата-единоросса, приставами и чиновниками Клубничный бой: как Павел Грудинин бьется за «Совхоз имени Ленина» со структурами депутата-единоросса, приставами и чиновниками

В «Совхозе имени Ленина» уже третий год идут распри

Forbes
«Перри Мейсон» – очень красивый сериал о культовом персонаже американской литературы «Перри Мейсон» – очень красивый сериал о культовом персонаже американской литературы

Сюжет в новом шоу HBO «Перри Мейсон» сильно провисает

GQ
Нужно ли обсуждать с детьми свои переживания при разводе? Нужно ли обсуждать с детьми свои переживания при разводе?

Как наши переживания о разводе влияют на детей

Psychologies
Медвежья заслуга Медвежья заслуга

Сорок лет назад наша страна на неделю забежала прямо в будущее

Tatler
Эффект Новой Земли, или История одного миража Эффект Новой Земли, или История одного миража

Эффект Новой Земли — так называется редкое оптическое явление

Наука и жизнь
Каково это — дожить до ста лет: истории шести россиянок, успевших пожить при царе, Сталине и Путине Каково это — дожить до ста лет: истории шести россиянок, успевших пожить при царе, Сталине и Путине

Они жили при царе, при Сталине и при Путине и имеют свое мнение обо всем

Esquire
Простить или отпустить? Психология примирения Простить или отпустить? Психология примирения

Нужно ли извинять того, кто не просит об этом?

Psychologies
Дед мороз и лето Дед мороз и лето

Рассказываем, как правильно ухаживать за холодильником

Лиза
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
Отрывок из книги Дэвида Райха «Кто мы и как сюда попали» Отрывок из книги Дэвида Райха «Кто мы и как сюда попали»

О чем может рассказать геном современного человека

СНОБ
Правила бойни. Гласный и негласный этикет «благородной» войны Правила бойни. Гласный и негласный этикет «благородной» войны

Чем убивать нечестно и можно ли отвести на пленном снайпере душу

Maxim
Фонд LETA Capital составил портрет типичного русскоязычного IT-предпринимателя на основе больших данных Фонд LETA Capital составил портрет типичного русскоязычного IT-предпринимателя на основе больших данных

Как выглядит среднестатистический IT-предприниматель?

Inc.
В зеркале чужих взглядов В зеркале чужих взглядов

Мы все нуждаемся в оценках окружающих, в их реакциях на наши слова и поступки

Psychologies
Жуть Юрского периода: 10 самых опасных динозавров Жуть Юрского периода: 10 самых опасных динозавров

Насколько сильно нам врут в кино, показывая агрессивных и опасных динозавров?

Maxim
Тревога, панические атаки и перфекционизм: есть связь Тревога, панические атаки и перфекционизм: есть связь

Стремление к идеалу может заставить нас переживать невыносимую тревогу

Psychologies
Что любил есть Маяковский? Что любил есть Маяковский?

«Ешь ананасы, рябчиков жуй» — и не только

Культура.РФ
Открыть в приложении