3J1. Покажите, что упругие столкновения встречаются значительно более

часто, чем неупругие.

3.12. Теория амбиполярной диффузии дает следующее соотношение между электронной температурой т„ и произведением pD:

е^х

_х1/2

1,2-10' (CpD)*;

здесь С ~ постоянная для данного газа, а х = Erfk7%, где Ei — энергия ионизации газа. Вычислите требуемое значение величины pD для электрон­ной температуры Г* = 80 ООО К, используя значения констант, соответствую­щих гелию- С = 3,2-10-* [(мм рт. ст.)-'] и Е,= 24,46 эВ.

3.13. Среднюю длину свободного пробега / электрона можно найти из соот- ношения / = 1/No, где N- плотность числа атомов, а а — полное сечение возбуждения атома электронным ударом. Предполагая, что есть сечение

упругих столкновений (тупр и что для атомов гелия а_упр = 5- 10^-,е см², вы-

™^Ctf м£ рт, '^_теВДГтТЖТ/шп^о^^^о к разряду электрического поля g = 30 В/см.

3.14. Предположим, что сечение ионизации представляет собой ступенчатую функцию начиная с энергии, равной энергии ионизации Е,, и принимает по- стоянное значение при больших энергиях. Считая, кроме что элек- троны подчиняются распределению Максвелла, покажите, что скорость иони- зации дается выражением

/№_в\т/ Е.\ ( Е.\

= 10" см-'. Если бы все электроны вдруг исчезли и остались лишь поло­жительно заряженные ионы, то чему был бы равен потенциал V стенок относительно середины трубки? С помощью этого рассуждения объясните явление амбиполярной диффузии.

3.16. Люминесцентная лампа состоит из трубки, содержащей газ Аг под давлением порядка 3 мм рт. ст. и каплю Hg, что обеспечивает давление пара порядка 3 10³ мм рт. ст. при нормальной рабочей температуре Г= 300 К Однако для простоты предположим, что трубка наполнена только газом Аг. Напряжение, которое приложить к лампы

с длиной трубки 1 м, равно приблизительно 74 В. Предполагая, что доля энергии, теряемая при столкновениях, равна 6 = 1,4-10-', пренебрегая ка­тодным и анодным падением напряжения и предполагая, что упругие столк­новения преобладают над другими столкновительными процессами и что а_упр = 2-10-<« см», вычислите электронную температуру в разряде,

Литература

159

Литература

1. Koechner W._t Solid-State Laser Engineering (Springer Series in Optical Sciences, v. 1 , Sprmger-Verlag, New York, 1976, eh. 6.

2. Ross D, Lasers, Ligbt Amplifiers, and Oscillators, Academic Press, New York 1969, ch. 14.

3. Koechner W,, Solid State Laser Engineering, Springer-Verlag, New York. 1976, p. 327.

4. Emmett/. L, S chaw tow A. L, J, Appl. Phys, 36, 2601 (1964).

5. Bowness C, Appl. Opt, 4, 103 (1965).

6. Whittle /., Skinner D. tf, Appl. Opt., 5, 1179 (1966).

7. Devlin G. £., Mckenna /, May A. D._t Schawlow A. L._r Appl. Opt., 1, 11 (1962).

8. Cooke C. #., McKenna/., Skinner I. /?, Appl. Opt, 3, 957 (1964).

9. Laporta P., Magni V._t Svelto O, IEEE J. Quantum Electron, QE-21_t 1211 (1985).

10. Von Engel Д., Ionized Gases, 2nd edn., Clarendon Press, London, 1965.

11. Verdeyen J T._t Laser Electronics, Prentice-Hall, Englewood Cliffs New

Jersey, 1968, ch. 11.

12. Waymouth/. F., Electric Discharge Lamps, MIT Press, Cambridge, Massa­chusetts, 1971.

13. Massey H. S, Burhop E. К S, Electronic and Ionic Impact Phenomena, Oxford University Press, London, 1969, v. I, II. (Имеется перевод 1-го из­дания; Месси Т., Бархоп E. Электронные и ионные столкновения. - М,: ИЛ, 1958.)

14. WitlettC. S, An Introduction to Gas Lasers: Population Inversion Mecha­nism, Pergamon Press, Oxford, 1974, pp. 84, 280, 327.

15. Lowke J. /., Phelps A. V., Irwin B. W.J. Appl. Phys, 44, 4664 (1973).

16. Nwhan W. L, Phys. Rev, A2, 1989 (1970).

17. Webb C. £. --In: High-Power Gas Lasers (ed. E, R. Pike), The Institute of Physics, Bristol, 1976, pp. 1—28.

18. Willeit C. <S, An Introduction to Gas Lasers: Population Inversion Mecha­nism, Pergamon Press, Oxford, 1974, sect 3,2,2.

19. Cheo P. д., C0₂ Lasers. — In: Lasers (eds. A K. Levine, A J. De Maria), Marcel Dekker, New York, 1971, v. 3, ch. 2.

20. Davis С. C, King T. A. — In: Advances in Quantum Electronics (ed. D. W. Goodwin), Academic Press, New York, 1975, v. 3, pp. 170^437.

21. Rhodes C. Szoke A.-In: Laser Handbook (eds. FT. Arecchi, E. O. Schultz-Dubois), North-Holland, Amstredam, 1972, v. 1, pp. 265­324.

22. ShullzG. /., Phys, Rev, ША, 988 (1964).

⁴

Пассивные оптические резонаторы