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

Не взлетел: самые провальные технологические проекты Не взлетел: самые провальные технологические проекты

Технологические прорывы, которые должны были взлететь, но что-то пошло не так

Популярная механика
В появлении кратера на Ямале обвинили метан из тающей многолетней мерзлоты В появлении кратера на Ямале обвинили метан из тающей многолетней мерзлоты

Все возможные причины его образования связаны с таянием многолетней мерзлоты

N+1
9 языков программирования, которые помогут зарабатывать до $150 тыс. в год 9 языков программирования, которые помогут зарабатывать до $150 тыс. в год

Рейтинг языков программирования по возрастанию дохода

Inc.
«Сделать летающую машину — не самое сложное». Илон Маск — о будущем «Сделать летающую машину — не самое сложное». Илон Маск — о будущем

Глава SpaceX часто высказывается о конкуренции с русскими в области космоса

РБК
О старении, феминитивах и джедаях: лучшие новые книги от российских ученых О старении, феминитивах и джедаях: лучшие новые книги от российских ученых

Главные новинки российского научпопа

Forbes
Новая этика: лайфхаки по человечной коммуникации на удаленке Новая этика: лайфхаки по человечной коммуникации на удаленке

Пандемия коронавируса перевела на удаленку сотни тысяч компаний

Inc.
Крутой сюжет и горячие актеры: 7 сериалов для фанатов Крутой сюжет и горячие актеры: 7 сериалов для фанатов

Подборка сериалов, похожих на «Бумажный дом»

Cosmopolitan
Мужская марка, за которой стоит следить: нигерийские традиции на современный манер в коллекциях Kenneth Ize Мужская марка, за которой стоит следить: нигерийские традиции на современный манер в коллекциях Kenneth Ize

Кеннет Изедонмвен совмещает традиционное мастерство и дух времени

Esquire
11 роботов, созданных задолго до XX века 11 роботов, созданных задолго до XX века

Первого робота создал ещё Леонардо да Винчи

Maxim
Когда длина имеет значение: почему одни фотоны убивают, а другие нет Когда длина имеет значение: почему одни фотоны убивают, а другие нет

О проявлениях одного и того же физического явления: электромагнитного излучения

Популярная механика
Начинаем тратить деньги осознанно: о безболезненном переходе к новым привычкам Начинаем тратить деньги осознанно: о безболезненном переходе к новым привычкам

Секреты грамотного управления своими финансами

Cosmopolitan
Бегство из зоопарка: взлеты и падения ленинградской рок-звезды Майка Науменко Бегство из зоопарка: взлеты и падения ленинградской рок-звезды Майка Науменко

Глава из книги «Майк Науменко. Бегство из зоопарка»

Forbes
От звонка до звонка: что люди спрашивали в справочных службах до появления интернета От звонка до звонка: что люди спрашивали в справочных службах до появления интернета

В архиве Нью-Йоркской публичной библиотеки хранятся тысячи вопросов

Esquire
Свой ресторан Свой ресторан

Шеф-повары перестают быть безмолвными исполнителями чужой воли

Bones
“Панголина”: уникальный суперкар-самоделка родом из СССР “Панголина”: уникальный суперкар-самоделка родом из СССР

“Панголина” — символ советского движения "самавто"

Популярная механика
ЭКГ за рулём, «говорящие» лобовые стёкла и другие технологии, которые делают вождение безопасным ЭКГ за рулём, «говорящие» лобовые стёкла и другие технологии, которые делают вождение безопасным

Технологии будущего в автомобильной и дорожной индустрии

VC.RU
Открыть магазин крафтового чая: сколько нужно вложений, как удерживать клиентов и сколько можно на этом заработать Открыть магазин крафтового чая: сколько нужно вложений, как удерживать клиентов и сколько можно на этом заработать

Своим опытом поделились владельцы магазинов бутикового чая

VC.RU
Боль во спасение: как жить, если вас бросил нарцисс Боль во спасение: как жить, если вас бросил нарцисс

Может ли разрыв сделать нас счастливыми?

Psychologies
Шестимесячные дети смогли отличить мажорную тональность от минорной Шестимесячные дети смогли отличить мажорную тональность от минорной

У детей распределение чувствительности к тональностям оказалось как у взрослых

N+1
Где искали женихов и невест в XIX веке Где искали женихов и невест в XIX веке

Как выбирали выгодную партию для брака в Москве и Петербурге в XIX веке?

Культура.РФ
Бетельгейзе, или Черное солнце Олигархов*. Опыт лженаучного анализа дел земных Бетельгейзе, или Черное солнце Олигархов*. Опыт лженаучного анализа дел земных

Шутливый астропрогноз по случаю солнечного затмения от художника Олега Кулика

СНОБ
Тонкая работа Тонкая работа

Старинный художественный промысел родом из Ростова Великого

Лиза
INSTAGRAM сделайте нам красиво! INSTAGRAM сделайте нам красиво!

Давайте учиться делать красивые фото своих шикарных блюд

Bones
10 чудовищных медицинских ошибок 10 чудовищных медицинских ошибок

О частых и страшных оплошностях, которые могут произойти с пациентами

Популярная механика
Андрей Жданов: «Текучки у нас почти нет» Андрей Жданов: «Текучки у нас почти нет»

Aq Kitchen — это высочайший уровень, с которого уже невозможно спуститься

Bones
Профили на портретах со временем сместились назад Профили на портретах со временем сместились назад

На большинстве портретов пространства перед персонажем больше, чем за ним

N+1
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
Илья Соболев Илья Соболев

Комик Илья Соболев стал главным по социальной сатире на русском YouTube

Собака.ru
Ученые разгадали тайны крепости Пор-Бажын Ученые разгадали тайны крепости Пор-Бажын

Строительство крепости началось летом 777 года

Популярная механика
Люди не смогли определить заразных по кашлю Люди не смогли определить заразных по кашлю

Звуки не могут быть валидными показателями того, что человек заразен

N+1
Открыть в приложении