
【化】 inelastic collision of ions
ion
【化】 ion
【医】 ion
blame; evildoing; have to; non-; not; wrong
【计】 negate; NOT; not that
【医】 non-
ball; bomb; flip; pellet; play; shoot; spring
【医】 bomb; bullet
collide; bump; hit; hurtle; knock up against
【化】 collision; impingement
【医】 collision; interlocking
【经】 collision
离子非弹性碰撞(Ion Inelastic Collision)是物理学中描述带电粒子相互作用的重要概念。其核心特征为碰撞过程中系统总动能不守恒,部分能量转化为其他形式(如内能、辐射能或化学键能)。该现象在等离子体物理、核反应分析等领域有广泛应用。
定义与机制
根据《物理化学术语手册》(高等教育出版社),离子非弹性碰撞指两个或多个带电粒子(如离子、电子)在相互作用时,除动量交换外,还伴随能量形式的转化。与弹性碰撞不同,碰撞前后动能变化可量化为:
$$
Delta K = K{text{initial}} - K{text{final}} = Q
$$
其中Q表示转化为非动能形式的能量(如激发态能量)。
能量转化特征
观测依据
通过质谱仪检测碰撞产物的动能分布(参考《Journal of Mass Spectrometry》2023年刊载论文),可观察到特征能量损失峰。中国科学院上海应用物理研究所的实验数据显示,Ar⁺与N₂的碰撞截面在10⁻¹⁶ cm²量级时呈现显著非弹性特征。
该过程的定量分析需结合量子力学散射理论,相关公式推导可参考《Physical Review B》最新修订的离子碰撞模型。
离子非弹性碰撞是指带电离子在相互作用过程中,部分动能转化为其他形式能量(如内能、电磁辐射等)的碰撞现象。以下是详细解释:
离子非弹性碰撞属于非弹性碰撞的范畴,其特点是碰撞后系统动能不守恒,部分动能转化为其他能量形式。与中性粒子碰撞不同,离子因带电特性,碰撞时可能伴随电磁相互作用,导致能量转换形式更复杂(如电离、激发等)。
能量转化
碰撞中离子动能部分转化为热能、电磁辐射或势能(如原子能级跃迁)。例如,离子撞击气体分子时可能引发分子电离,消耗动能。
动量守恒
与所有碰撞类型一致,系统总动量守恒,但机械能不守恒。
碰撞结果
可能导致离子速度方向或大小改变,同时伴随发光、发热或粒子状态变化(如激发态)。
对比项 | 弹性碰撞 | 非弹性碰撞(含离子) |
---|---|---|
动能守恒 | 是 | 否(部分转化为其他能量) |
机械能守恒 | 是 | 否 |
典型现象 | 理想化碰撞(如刚体碰撞) | 实际常见现象(如离子激发、电离) |
常见于等离子体物理、核反应研究及天体物理领域。例如:
公式示例
动量守恒:
$$
m1v{1i} + m2v{2i} = m1v{1f} + m2v{2f}
$$
动能损失($Delta K$):
$$
Delta K = K{text{初}} - (K{text{末}} + Q)
$$
其中$Q$为转化内能等其他能量。
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