Определить длину свободного пробега электрона в трубке,заполненной разреженным азотом,в момент возникновения ударной ионизации,если напряженность электрического поля между электродами трубки 20кВ/м,а работа ионизации молекулы азота равна 15,8 эВ

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Для определения длины свободного пробега электрона можно воспользоваться формулой:

λ = E / (σ N V)

Где:
λ - длина свободного пробега электрона,
E - энергия электрического поля,
σ - сечение рассеяния электрона на молекулах азота,
N - концентрация молекул азота,
V - скорость электрона.

Находим сечение рассеяния электрона на молекулах азота:

σ = (15.8 1.602 10^(-19)) / (20 10^3) = 1.251 10^(-20) м^2

Концентрация молекул азота в воздухе примерно равна 2.5 * 10^25 м^(-3).

Скорость электрона можно найти из формулы энергии поля:

E = 1/2 m V^2

V = sqrt(2 * E / m)

где m - масса электрона.

Подставляем значения и находим скорость электрона:

V = sqrt(2 (15.8 1.602 10^(-19)) / (9.11 10^(-31))) ≈ 4.24 * 10^6 м/c

Теперь можем найти длину свободного пробега:

λ = (20 10^3) / (1.251 10^(-20) 2.5 10^25 4.24 10^6) ≈ 3.0 * 10^(-7) м

Таким образом, длина свободного пробега электрона в трубке с разреженным азотом при ударной ионизации будет примерно равна 3.0 * 10^(-7) м.