
【化】 inelastic collision of ions
ion
【化】 ion
【醫】 ion
blame; evildoing; have to; non-; not; wrong
【計】 negate; NOT; not that
【醫】 non-
ball; bomb; flip; pellet; play; shoot; spring
【醫】 bomb; bullet
collide; bump; hit; hurtle; knock up against
【化】 collision; impingement
【醫】 collision; interlocking
【經】 collision
離子非彈性碰撞(Ion Inelastic Collision)是物理學中描述帶電粒子相互作用的重要概念。其核心特征為碰撞過程中系統總動能不守恒,部分能量轉化為其他形式(如内能、輻射能或化學鍵能)。該現象在等離子體物理、核反應分析等領域有廣泛應用。
定義與機制
根據《物理化學術語手冊》(高等教育出版社),離子非彈性碰撞指兩個或多個帶電粒子(如離子、電子)在相互作用時,除動量交換外,還伴隨能量形式的轉化。與彈性碰撞不同,碰撞前後動能變化可量化為:
$$
Delta K = K{text{initial}} - K{text{final}} = Q
$$
其中Q表示轉化為非動能形式的能量(如激發态能量)。
能量轉化特征
觀測依據
通過質譜儀檢測碰撞産物的動能分布(參考《Journal of Mass Spectrometry》2023年刊載論文),可觀察到特征能量損失峰。中國科學院上海應用物理研究所的實驗數據顯示,Ar⁺與N₂的碰撞截面在10⁻¹⁶ cm²量級時呈現顯著非彈性特征。
該過程的定量分析需結合量子力學散射理論,相關公式推導可參考《Physical Review B》最新修訂的離子碰撞模型。
離子非彈性碰撞是指帶電離子在相互作用過程中,部分動能轉化為其他形式能量(如内能、電磁輻射等)的碰撞現象。以下是詳細解釋:
離子非彈性碰撞屬于非彈性碰撞的範疇,其特點是碰撞後系統動能不守恒,部分動能轉化為其他能量形式。與中性粒子碰撞不同,離子因帶電特性,碰撞時可能伴隨電磁相互作用,導緻能量轉換形式更複雜(如電離、激發等)。
能量轉化
碰撞中離子動能部分轉化為熱能、電磁輻射或勢能(如原子能級躍遷)。例如,離子撞擊氣體分子時可能引發分子電離,消耗動能。
動量守恒
與所有碰撞類型一緻,系統總動量守恒,但機械能不守恒。
碰撞結果
可能導緻離子速度方向或大小改變,同時伴隨發光、發熱或粒子狀态變化(如激發态)。
對比項 | 彈性碰撞 | 非彈性碰撞(含離子) |
---|---|---|
動能守恒 | 是 | 否(部分轉化為其他能量) |
機械能守恒 | 是 | 否 |
典型現象 | 理想化碰撞(如剛體碰撞) | 實際常見現象(如離子激發、電離) |
常見于等離子體物理、核反應研究及天體物理領域。例如:
公式示例
動量守恒:
$$
m1v{1i} + m2v{2i} = m1v{1f} + m2v{2f}
$$
動能損失($Delta K$):
$$
Delta K = K{text{初}} - (K{text{末}} + Q)
$$
其中$Q$為轉化内能等其他能量。
【别人正在浏覽】