Вакуумная и плазменная электроника. Светцов В.И. - 77 стр.

                             4.3.1 Возбуждение

     Нормальный атом или молекула находится в состоянии с наименьшей
возможной энергией. При возбуждении электронным ударом (или другим пу-
тём) валентный электрон атома или молекулы переходит на один из более вы-
соких энергетических уровней, оставаясь связанным с ядром. Большинство
возбуждённых состояний являются неустойчивыми и спустя некоторый про-
межуток времени возбуждённый атом переходит в состояние с меньшей энер-
гией, излучая при этом фотон. Частота излучения определяется выражением:
     hν = Е1 - Е2                                                     (4.12.)
где Е1 и Е2 - потенциальная энергия атома до излучения и после излучения.
     Спектральные линии, излучаемые из самого низкого возбуждённого со-
стояния в нормальное невозбуждённое, называются резонансными. Средняя
продолжительность жизни возбуждённых атомов t является понятием стати-
стическим. В некотором возбуждённом состоянии величина t обратно пропор-
циональна вероятностям перехода из этого состояния на всё более низкие энер-
гетические состояния путём излучения.
            1
     t=                                                               (4.13.)
         ∑ A mn
        n
где Аmn - вероятность перехода из энергетического состояния n в более низкое
состояние m путём самопроизвольного (спонтанного) излучения.
     Средняя продолжительность жизни атомов, для которых возможны пере-
ходы с излучением, составляют 10-7 - 10-8 сек. Атомы и молекулы некоторых
веществ имеют уровни возбуждения, с которых излучательный переход в более
низкое энергетическое состояние запрещён правилами отбора. Поэтому про-
должительность жизни таких состояний весьма велика и достигает по отноше-
нию к излучению до 10-3 сек и более. Такие состояния называются метаста-
бильными. Экспериментально было показано, что время жизни резонансных
излучательных уровней, оказывается значительно выше, чем 10-7 - 10-8 сек. Для
объяснения этого используются представления о диффузии резонансного излу-
чения. Резонансный квант света при своём движении в газовой среде может
многократно поглощаться и вновь испускаться атомами, что соответствует уве-
личению экспериментально измеряемого времени жизни соответствующих со-
стояний. Вид функции возбуждения при прямом электронном ударе зависит от
того, между какими уровнями осуществляется переход. В силу квантово-
механического характера неупругого взаимодействия электрона с атомом или
молекулой функция возбуждения имеет весьма резкую границу со стороны ми-
нимальных значений. Минимальная энергия, необходимая для возбуждения,
носит название энергии возбуждения (или потенциала возбуждения). На

                                     77