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

Русские ереси Русские ереси

На Руси также были те, кого церковь не желала считать истинно верующими

Дилетант
«Общество забирает наше личное пространство». Правнучки Зигмунда Фрейда — о плюсах одиночества «Общество забирает наше личное пространство». Правнучки Зигмунда Фрейда — о плюсах одиночества

Отрывок из книги психотерапевта Мишель Фрейд

Forbes
Аноним раскрыл секреты жителей маленького городка — и шантажировал их 10 лет Аноним раскрыл секреты жителей маленького городка — и шантажировал их 10 лет

За несколько недель в далеком 1976 году город переменился до неузнаваемости

Cosmopolitan
Режиссер Дэвид Кроненберг — о теориях заговора, рептилоидах и всемогущей русской мафии Режиссер Дэвид Кроненберг — о теориях заговора, рептилоидах и всемогущей русской мафии

Почему люди хотят верить в рептилоидов, козни иллюминатов и самолет с мертвецами

Esquire
«Проблема в мозгах и некоторых установках, которые нужно менять» «Проблема в мозгах и некоторых установках, которые нужно менять»

Ректор ВШЭ Ярослав Кузьминов о цифровизации образования и вузах будущего

Forbes
Картина маслом: как искусственный интеллект становится творцом Картина маслом: как искусственный интеллект становится творцом

Можно ли создать робота, умеющего сопереживать и созидать вместе с человеком

Популярная механика
Семечки не работают: как мотивировать сотрудников после окончания карантина Семечки не работают: как мотивировать сотрудников после окончания карантина

Как руководители смогут мотивировать сотрудников в мире после пандемии

Forbes
Что такое «социальный статус» слова Что такое «социальный статус» слова

Как изменения в языке отражаются на нас

СНОБ
История «Кодабры»: как девушка из поселка, которого нет на карте, создала школу программистов для IT-гигантов История «Кодабры»: как девушка из поселка, которого нет на карте, создала школу программистов для IT-гигантов

Отрывок из книги «Дельфины капитализма 2.0»

Inc.
Алкогений: Никита Хрущев Алкогений: Никита Хрущев

Никита Сергеевич Хрущев был самым жизнерадостным советским деспотом

Maxim
«Я тебе что, клоун?» В ГИБДД перечислили фразы, которые очень раздражают «Я тебе что, клоун?» В ГИБДД перечислили фразы, которые очень раздражают

Какие фразы при общении с инспекторами неизбежно приведут к проблемам

РБК
Мини-город на районе: зачем бизнес-центрам общественные пространства и что это даёт жителям вокруг Мини-город на районе: зачем бизнес-центрам общественные пространства и что это даёт жителям вокруг

Чем сильнее развита инфраструктура, тем дороже там стоит жилье

VC.RU
Как ученый из СССР создал одну из главных американских компаний в области ИИ Как ученый из СССР создал одну из главных американских компаний в области ИИ

Евгений Ижикевич — о том, почему нейроученый должен уметь программировать

Inc.
В зеркале чужих взглядов В зеркале чужих взглядов

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

Psychologies
Кто из режиссеров снимает рекламу для Gucci, Saint Laurent и Prada Кто из режиссеров снимает рекламу для Gucci, Saint Laurent и Prada

Лучшие рекламные ролики, которые по праву можно считать произведениями искусства

GQ
Радость движения Радость движения

Если не хочется заниматься спортом, можно заняться танцами

Psychologies
10 лучших зарубежных фильмов о подростках 10 лучших зарубежных фильмов о подростках

Мы собрали список из 10 лучших зарубежных фильмов о взрослении

Esquire
Стволовые клетки в легких приютили туберкулезные бактерии Стволовые клетки в легких приютили туберкулезные бактерии

Ученые обнаружили клетки, которые укрывают туберкулезные бактерии от иммунитета

N+1
7 актеров, которые чуть не упустили свои лучшие роли 7 актеров, которые чуть не упустили свои лучшие роли

Актеры, которые случайно сделали «классические» фильмы такими, какие они есть

Правила жизни
Дарья Мороз: Артисты тотально психически неуравновешенны Дарья Мороз: Артисты тотально психически неуравновешенны

Дарья Мороз рассказала о том, почему не хочет быть артисткой

СНОБ
Зверский героизм: горящие свиньи, противотанковые мыши и другие животные, повлиявшие на исход ВОВ Зверский героизм: горящие свиньи, противотанковые мыши и другие животные, повлиявшие на исход ВОВ

Победить противника можно с помощью голубиных, лосиных и даже мышиных сил

Maxim
Преступники, которым хочется сдаться: всё о звездах сериала «Бумажный дом» Преступники, которым хочется сдаться: всё о звездах сериала «Бумажный дом»

«Бумажный дом» – испанский сериал, который с удовольствием смотрит весь мир

Cosmopolitan
«Это нужно отметить»: как распознать первые признаки алкогольной зависимости «Это нужно отметить»: как распознать первые признаки алкогольной зависимости

Алкоголизм и его последствия ежегодно уносят жизни огромного количества людей

Psychologies
Невидимая опасность Невидимая опасность

Насколько надо контролировать ребенка в Сети, чтобы не нарушать его границ

Лиза
Опять залип... Опять залип...

Детей сегодня не оторвать от планшета, жалуются родители

Лиза
Гений места: президент HONOR в России Тони Ран о бизнесе и мотивации Гений места: президент HONOR в России Тони Ран о бизнесе и мотивации

Интервью с президентом HONOR Россия Тони Раном

Esquire
У двойника Солнца нашли потенциального двойника Земли У двойника Солнца нашли потенциального двойника Земли

Небесное тело, похожее на Землю, может находиться в потенциально обитаемой зоне

N+1
Красота уходит от нелюбви: как обиды влияют на твой внешний вид Красота уходит от нелюбви: как обиды влияют на твой внешний вид

Обиды могут сделать из нас человека, который не соответствует нашему «Я»

Cosmopolitan
Кто создал проект Loóna, благодаря которому Наталья Водянова крепче спит Кто создал проект Loóna, благодаря которому Наталья Водянова крепче спит

Команда российских разработчиков, которая придумала гениальный проект

GQ
«Нельзя сравнить сладкое и зеленое». Алексей Венедиктов, Лика Кремер и другие эксперты о том, убьют ли подкасты радио «Нельзя сравнить сладкое и зеленое». Алексей Венедиктов, Лика Кремер и другие эксперты о том, убьют ли подкасты радио

Потеснила ли новая индустрия подкастов радио

Forbes
Открыть в приложении