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 мариновкой единой: 10 полезных применений уксуса в домашних условиях Не мариновкой единой: 10 полезных применений уксуса в домашних условиях

О некоторых способностях уксуса ты даже не подозревал

Playboy
12 бездонных фактов о Кольской сверхглубокой скважине 12 бездонных фактов о Кольской сверхглубокой скважине

По одному факту на каждый километр, пробуренный советскими геологами!

Maxim
Прототипы героев романа «Мастер и Маргарита» Прототипы героев романа «Мастер и Маргарита»

Прообразами героев становились друзья и оппоненты Михаила Булгакова

Культура.РФ
Извержение вулкана на Аляске ускорило падение Римской республики Извержение вулкана на Аляске ускорило падение Римской республики

Как извержение вулкана повлияло на политические процессы в Древнем Риме

Популярная механика
Как приятно, что есть мистер Лир! Полная смысла жизнь гения бессмыслицы — Эдварда Лира Как приятно, что есть мистер Лир! Полная смысла жизнь гения бессмыслицы — Эдварда Лира

Эдвард Лир — человек, который прославился своей несравненной чепухой

Maxim
Подальше от всех: 10 идей отдыха на природе всей семьей Подальше от всех: 10 идей отдыха на природе всей семьей

Туристические маршруты по удивительным местам России

Лиза
«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
Има Има

Стрит-артист Максим Има курирует пабликарт-проекты в коллаборации с ЦВЗ «Манеж»

Собака.ru
Рога на носу ископаемого псеводсурка оказались защитой от хищников Рога на носу ископаемого псеводсурка оказались защитой от хищников

Палеонтологи описали шестой вид рогатых сурков по ископаемому материалу

N+1
Тараканы: откуда они берутся в доме и куда уходят Тараканы: откуда они берутся в доме и куда уходят

Выясняем, откуда тараканы пришли в наши дома – и куда пропали теперь

Популярная механика
«А вдруг не получится?»: как справиться с боязнью нового «А вдруг не получится?»: как справиться с боязнью нового

Научиться чему-либо, не совершая ошибок, невозможно

Psychologies
«Я вижу то, что я слышу»: режиссер Саша Дженкинс рассказывает о роли музыки в своей жизни «Я вижу то, что я слышу»: режиссер Саша Дженкинс рассказывает о роли музыки в своей жизни

Эксклюзивное эссе от режиссера Саши Дженкинса для американского журнала Playboy

Playboy
Трансгенные козы дали противораковое молоко Трансгенные козы дали противораковое молоко

Молоко оказались эффективнее препарата, который повсеместно используют сейчас

N+1
Габриэль Витткоп: Наследства Габриэль Витткоп: Наследства

Отрывок из нового романа французской писательницы Габриэль Витткоп

СНОБ
Фотопроект: что берут с собой в дорогу нелегальные мигранты из Латинской Америки Фотопроект: что берут с собой в дорогу нелегальные мигранты из Латинской Америки

Вещи, которые берут с собой нелегальные мигранты из Латинской Америки

Esquire
Стоит ли открывать душу партнеру Стоит ли открывать душу партнеру

Мы одновременно хотим и не хотим, чтобы партнер был искренен с нами

Psychologies
«Умная» сортировка и никаких «лишних» писем за $99 в год: Basecamp представила бета-версию почтового сервиса Hey «Умная» сортировка и никаких «лишних» писем за $99 в год: Basecamp представила бета-версию почтового сервиса Hey

Какой должна быть электронная почта

VC.RU
10 причин смотреть сериал 10 причин смотреть сериал

Жанр, триумфально вернувшийся на большие экраны и стриминговые сервисы

Esquire
Мои десерты лучше сочетать с вином! Мои десерты лучше сочетать с вином!

Два брата, два шефа — такое редко встречается

Bones
Обратная сторона Lou Обратная сторона Lou

Певица Лу Дуайон на карантине открыла в себе новые таланты

Vogue
«Кровавая» работа природы и врачей «Кровавая» работа природы и врачей

Как можно избежать осложнений при переливании крови

Наука и жизнь
Жизнь в нестабильной среде подготовила инвазивного рачка к захвату пресных вод Жизнь в нестабильной среде подготовила инвазивного рачка к захвату пресных вод

Подспорье при освоении пресных водоемов

N+1
10 великих людей, которых выгнали из школы 10 великих людей, которых выгнали из школы

Отсутствие общего образования не помешало этим людям добиться успеха

Maxim
«Синдром гуру»: как мы творим себе кумиров «Синдром гуру»: как мы творим себе кумиров

Духовные поиски — занятие благородное, но на этом пути подстерегают ловушки

Psychologies
А без воды… А без воды…

Автор статьи говорит о воде, как о предмете первой необходимости

Наука и жизнь
Единственная в мире операция с 300% смертностью: хирург убил разом трех человек Единственная в мире операция с 300% смертностью: хирург убил разом трех человек

Роберт Листон — одна из самых выдающихся фигур врачебного мира XIX века

Cosmopolitan
7 ситуаций, когда лишат прав на трассе. В зоне риска — все водители 7 ситуаций, когда лишат прав на трассе. В зоне риска — все водители

Превышение скорости, объезд автобуса и другие поводы для законного лишения прав

РБК
Появление кори сдвинули на 1400 лет в прошлое Появление кори сдвинули на 1400 лет в прошлое

Скорее всего корь появилась, когда люди начали жить в крупных городах

N+1
15 безумных поступков, совершенных ради женщины 15 безумных поступков, совершенных ради женщины

Ради женщин эти люди перешли все границы

Maxim
А это нормально? А это нормально?

Что делать, если твой мужчина слишком увлекся ЗОЖ

Лиза
Открыть в приложении