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

Как не вестись на провокации: методы поведения на трех уровнях конфликта Как не вестись на провокации: методы поведения на трех уровнях конфликта

Учим искусству не вестись на разводки в споре

Maxim
«За экологию Арктики никто не отвечает» «За экологию Арктики никто не отвечает»

Авария на ТЭЦ-3 в Норильске привела к экологической катастрофе в Арктике

Огонёк
Правила жизни Сергея Бодрова Правила жизни Сергея Бодрова

Правила жизни кинорежиссера Сергея Бодрова

Esquire
Машину отобрали через год после покупки. Как избежать неприятностей? Машину отобрали через год после покупки. Как избежать неприятностей?

Что следует учитывать при покупке машины на вторичном рынке?

РБК
Маршрут для Грефа: зачем Сбербанк покупает конкурента «Яндекс.Карт» Маршрут для Грефа: зачем Сбербанк покупает конкурента «Яндекс.Карт»

Зачем Сбербанк покупает контрольную долю в компании 2ГИС

Forbes
Ветер с Востока Ветер с Востока

В деле наведения порядка Мари Кондо использует необычные ингредиенты

Добрые советы
История «Лебединого озера» История «Лебединого озера»

Как создавалась легенда балета

Культура.РФ
Что скрывает вечная мерзлота: залежи метана в термокарстовых озерах Что скрывает вечная мерзлота: залежи метана в термокарстовых озерах

Ученые исследовали процессы образования и окисления метана

Популярная механика
Найден способ измeрить скорость вeтра по всей высоте атмосферы Найден способ измeрить скорость вeтра по всей высоте атмосферы

Новый метод дистанционного зондирования скорости ветра

Популярная механика
«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
«Любой из нас меняет курс мировых событий» «Любой из нас меняет курс мировых событий»

Борис Гребенщиков обсудил с «Огоньком» свой новый альбом

Огонёк
На уровне Бокюза На уровне Бокюза

Chef a la Russe — всероссийский открытый кулинарный чемпионат среди шеф-поваров

Bones
Как клетчатка помогает снизить вес и улучшить здоровье Как клетчатка помогает снизить вес и улучшить здоровье

Сколько пищевых волокон и зачем необходимо организму

РБК
Снова в школы Снова в школы

Для чего и кому нужна глобальная реформа МГУ

Forbes
От застенчивого студента до легенды: как сложилась судьба Леонида Куравлева От застенчивого студента до легенды: как сложилась судьба Леонида Куравлева

Леонида Куравлева любила вся страна — каждая его роль становилась культовой

Cosmopolitan
5 ответов на важные вопросы о родинках на нашем теле 5 ответов на важные вопросы о родинках на нашем теле

Профессор-онколог ответил на самые распространенных вопросы о невусах

РБК
4 монолога о расовой дискриминации в России 4 монолога о расовой дискриминации в России

Истории людей, которые столкнулись с дискриминацией из-за своего цвета кожи

СНОБ
“Дикая роза” и “Просто Мария”: как сейчас выглядят актеры любимых сериалов 90-х “Дикая роза” и “Просто Мария”: как сейчас выглядят актеры любимых сериалов 90-х

Что стало с главными героями мексиканских сериалов 90-х?

Cosmopolitan
Правила жизни Джонни Деппа Правила жизни Джонни Деппа

Правила жизни актера, режиссера и музыканта Джонни Деппа

Esquire
Новый русский богатырь: как свитер Данилы Багрова из «Брата 2» стал символом Новый русский богатырь: как свитер Данилы Багрова из «Брата 2» стал символом

Какую роль в фильмах о Даниле Багрове сыграли образы ключевых героев

Esquire
Коррекция бровей: как сделать модную форму самой — советы мастера Коррекция бровей: как сделать модную форму самой — советы мастера

Как лучше корректировать брови самостоятельно, чтобы потом об этом не пожалеть

Cosmopolitan
Семья карьере не помеха! Семья карьере не помеха!

Иногда профессиональному росту мешает не личная жизнь, а ее отсутствие

Лиза
Шнекоходы: самые редкие вездеходы Шнекоходы: самые редкие вездеходы

Почему шнекоходы так и не получили должного распространения?

Популярная механика
От От

Обойти вниманием эти исторические фильмы просто преступление

Популярная механика
98-й и 100-й бензин: в какие машины его лучше не заливать 98-й и 100-й бензин: в какие машины его лучше не заливать

Разбираем мифы о высокооктановом топливе

РБК
Маттиас Брешан (CEO Rado): «У вас должно быть столько часов, сколько вы можете себе позволить» Маттиас Брешан (CEO Rado): «У вас должно быть столько часов, сколько вы можете себе позволить»

Интервью с генеральным директором Rado – Маттиас Брешан

GQ
Audi представила обновленный кроссовер Q5 Audi представила обновленный кроссовер Q5

Состоялась премьера обновленного кроссовера Audi Q5

РБК
Кто платит, тот и решает? В чьих руках контроль за финансами в семье Кто платит, тот и решает? В чьих руках контроль за финансами в семье

Почему финансовое доминирование может быть опасным для отношений

Psychologies
Правила жизни Анджелины Джоли Правила жизни Анджелины Джоли

Актриса, Лос-Анджелес, 45 лет

Esquire
Удачная идея! Удачная идея!

Семь способов быстро обновить дачный интерьер

Лиза
Открыть в приложении