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分子束分布函数的研究

江贵生  
【摘要】:分子束是研究分子的结构以及分子同其它物质相互作用的重要手段。固体、液体和稠密气体中的分子间距较小,有复杂的相互作用,很难研究单个孤立分子的性质。稀薄气体分子间距较大,其相互作用随压强的减小变弱,但因分子无规运动,使得对分子本身的探测和研究较困难。分子束中,分子作准直得很好的定向运动,它们之间的相互作用可予忽略,利用它来研究分子的性质及其相互作用较为理想。所以分子束技术在原子物理、分子物理以及气体激光动力学、等离子体物理、化学反应动力学,甚至在空间物理、天体物理、生物学中都有重要应用。它也是研究固体表面结构的重要手段。 由于泻流技术特别是分子束技术的广泛应用,研究分子束的分布显得尤为重要。气体分子的速度分布范围遍及所有可能的区间,分子束中的分子由于整体运行速度较大,其中的速度分布与麦克斯韦速度分布相比较明显不同。与速度有关的能量、动量、频率和波长等各种物理量的分布规律的讨论是本文的重点,也是本文区别于其它文献的特点。 本文主要从以下几方面阐述: 第一章介绍了分子束的相关知识以及研究分子束的必要性。 第二章从理想气体分子的麦克斯韦速度分布出发导出麦克斯韦速率分布。 第三章从理想气体分子的麦克斯韦速率分布给出分子束的速率分布函数的具体形式。 第四章从分子束的速率分布函数出发推导了与速度有关的能量、动量、频率和波长等物理量的分布函数。 第五章将各种分布函数加以比较,得出相关结论。


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