Главная > Введение в физику лазеров
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

в. Лавинная ионизация. Электрический пробой

Нарастание энергии электрона в электрическом поле световой волны можно приближенно описать с помощью классических законов. Пусть

Уравнение движения свободного электрона будет иметь вид

Следовательно,

Средняя кинетическая энергия этих колебаний равна

С точки зрения классической механики электрон может отобрать энергию от электромагнитного поля только благодаря соударениям с окружающими атомами. В процессе соударения происходит резкое изменение направления его движения. В результате соударений движение электронов становится из упорядоченного хаотическим поступательным. При очень высокой интенсивности излучения действие электрического поля световой волны на электрон можно описать с помощью классической механики следующим образом. Электрон ускоряется в поле и одновременно упруго рассеивается с некоторой частотой Энергия поля световой волны передается плазме, а усредненный по времени прирост энергии электрона за 1 с равен [40]

где эффективная частота соударений электрона с атомами; — число атомов в скорость электрона, эффективное поперечное сечение соударения. При получаем

таким образом, электрон при соударении отдает атому энергию, которую в среднем имеет в момент соударения. В оптическом диапазоне эВ, а средняя энергия колебаний составляет лишь эВ. Поэтому ионизация атома потребовала бы очень большого числа соударений с электронами за короткое время. Следовательно, классическое рассмотрение не объясняет наблюдаемые экспериментально эффекты ионизации атомов световым пучком лазера, например рубинового или неодимового. Квантовомеханическое описание достаточно сложно, поэтому мы не будем на нем останавливаться. Читателям, желающим ближе познакомиться с этими вопросами, рекомендуем, например, работу Райзера [2]. Отметим также [41], что полное число актов ионизации Ne пропорционально , длительности импульса и объему газа :

где А — постоянная,

По мере развития лавины число освобожденных электронов возрастает по закону

где — коэффициент развития лавины, — характерное время, за которое число электронов удваивается. Пробой наступает, когда число электронов превысит некоторое критическое значение

ЛИТЕРАТУРА

(см. скан)

(см. скан)

1
Оглавление
email@scask.ru