Номер 2, страница 116, часть 2 - гдз по физике 10 класс учебник Кронгарт, Казахбаева

2. Ионизация электронным ударом, при котором образуется электронная лавина, сама по себе не может обеспечить длительный самостоятельный разряд. Какие дополнительные процессы необходимы для перехода несамостоятельного газового разряда в самостоятельный?

Решение

Для перехода несамостоятельного газового разряда в самостоятельный необходимо, чтобы в самом разрядном промежутке возникли процессы, которые будут непрерывно возобновлять носители заряда (электроны) без помощи внешнего ионизатора. Ионизация электронным ударом, создающая электронную лавину, является основным процессом умножения числа носителей заряда, но сама по себе она не может поддерживать разряд. Электроны, образующиеся в лавине, быстро уходят на анод, а положительные ионы — медленно движутся к катоду. Чтобы разряд продолжался, на смену ушедшим электронам должны появляться новые, инициирующие новые лавины.

Этот процесс возобновления электронов обеспечивается за счет так называемых вторичных процессов, которые создают новые свободные электроны, как правило, у поверхности катода. Основными дополнительными процессами, необходимыми для перехода к самостоятельному разряду, являются:

1. Вторичная электронная эмиссия с катода при бомбардировке его положительными ионами.

Положительные ионы, образовавшиеся в электронных лавинах, ускоряются электрическим полем и движутся к катоду. При ударе о поверхность катода ион с достаточной кинетической энергией может выбить из материала катода один или несколько электронов. Эти новые электроны затем начинают двигаться к аноду, создавая новые электронные лавины. Это один из важнейших механизмов поддержания самостоятельного разряда.

2. Фотоэлектронная эмиссия с катода (фотоэффект).

В процессе движения электронов в газе происходят не только ионизирующие, но и неупругие столкновения, которые переводят атомы газа в возбужденное состояние. При возвращении этих атомов в основное состояние (спонтанно или при столкновениях), а также при рекомбинации ионов и электронов, испускаются фотоны, часто в ультрафиолетовой области спектра. Попадая на поверхность катода, эти фотоны могут выбивать из него электроны за счет внешнего фотоэффекта. Эти фотоэлектроны также служат "затравкой" для новых лавин.

3. Другие, как правило, менее значимые процессы.

К ним относятся бомбардировка катода возбужденными атомами (особенно метастабильными, то есть долгоживущими), которые при столкновении с поверхностью могут передать свою энергию электрону и вызвать его эмиссию, а также объемная фотоионизация, когда фотоны ионизируют атомы газа непосредственно в объеме разрядного промежутка.

Когда суммарная эффективность этих вторичных процессов становится достаточной, чтобы каждая ушедшая на анод электронная лавина в среднем приводила к появлению хотя бы одного нового "затравочного" электрона у катода, возникает механизм положительной обратной связи. Разряд становится способным поддерживать сам себя даже после прекращения действия внешнего ионизатора, то есть переходит в самостоятельную форму.

Ответ:

Для перехода несамостоятельного газового разряда в самостоятельный необходимы дополнительные вторичные процессы, которые обеспечивают непрерывное возобновление электронов для запуска новых электронных лавин. Главными из них являются:

1. Вторичная электронная эмиссия с катода, вызванная бомбардировкой его положительными ионами.

2. Фотоэлектронная эмиссия с катода под действием фотонов, испускаемых возбужденными атомами газа в разряде.