ПОДО́БИЯ ЗАКО́НЫ

ПОДО́БИЯ ЗАКО́НЫ в га­зо­вых раз­ря­дах, опи­сы­ва­ют по­ве­де­ние элек­тро­нов в сла­бо­ио­ни­зо­ван­ных га­зах в за­ви­си­мо­сти не от от­дель­но­го ар­гу­мен­та (дав­ле­ния, на­пря­жён­но­сти по­ля и др.), а от оп­ре­де­лён­ных ком­би­на­ций ар­гу­мен­тов – их про­из­ве­де­ния, от­но­ше­ния и др. Напр., ско­рость дрей­фа элек­тро­нов v_др в по­сто­ян­ном элек­трич. по­ле на­пря­жён­но­сти Е за­ви­сит от Е и от кон­цен­тра­ции мо­ле­кул N не по от­дель­но­сти, а от их ком­би­на­ции E/N. П. з. име­ют боль­шое прак­тич. зна­че­ние. Напр., для на­хо­ж­де­ния ско­ро­сти дрей­фа элек­тро­нов при двух ус­ло­ви­ях: дав­ле­нии р=10 Торр (1,3·10³ Па), на­пря­жён­но­сти Е=10 В/см и р=20 Торр (2,6·10³ Па), Е=20 В/см, дос­та­точ­но од­но­го из­ме­ре­ния. В обо­их слу­ча­ях от­но­ше­ние E/N или Е/р (ес­ли аб­со­лют­ная темп-ра оди­на­ко­ва), а сле­до­ва­тель­но, и v_др оди­на­ко­вы. Ре­зуль­та­ты из­ме­ре­ний функ­ции двух пе­ре­мен­ных v_др(E,p) пред­став­ля­ют­ся не в ви­де се­мей­ст­ва кри­вых, а в ви­де од­ной кри­вой. За­ви­си­мость v_др(Е/р), сле­дую­щая из фор­му­лы эле­мен­тар­ной тео­рии v_др=eE/mν_m, где m – мас­са элек­тро­на, ν_m – час­то­та столк­но­ве­ний элек­тро­на с мо­ле­ку­ла­ми, про­пор­цио­наль­ная N, со­хра­ня­ет­ся и в стро­гой тео­рии, ос­но­ван­ной на ре­ше­нии ки­не­тич. урав­не­ния для функ­ции рас­пре­де­ле­ния элек­тро­нов. Энер­ге­тич. спектр, от ко­то­ро­го за­ви­сит v_др, как и ср. энер­гия элек­тро­нов, яв­ля­ет­ся функ­ци­ей E/N или Е/р.

Час­то­та ио­ни­за­ции ν_i в по­сто­ян­ном элек­трич. по­ле под­чи­ня­ет­ся П. з. ν_i=pf(E/p), где f – не­ко­то­рая функ­ция, оп­ре­де­ляе­мая спек­тром элек­тро­нов. В по­сто­ян­ном по­ле элек­трон в сред­нем дви­жет­ся вдоль по­ля, и це­ле­со­об­раз­нее ис­поль­зо­вать т. н. ио­ни­за­ци­он­ный ко­эф. Та­ун­сен­да α, рав­ный чис­лу ак­тов ио­ни­за­ции, ко­то­рое элек­трон со­вер­ша­ет на 1 см дрей­фо­во­го пу­ти: α=ν_i/v_др=pf₁(E/p). Ко­эф. α оп­ре­де­ля­ет на­пря­же­ние про­боя V_пр про­ме­жут­ка d ме­ж­ду пло­ски­ми элек­тро­да­ми. Ве­ли­чи­на V_пр для дан­но­го га­за за­ви­сит от d и р; при этом спра­вед­лив П. з. V_пр=V_пр(pd), на­зы­вае­мый Па­ше­на за­ко­ном.

Плот­ность то­ка j_н на ка­то­де в нор­маль­ном тлею­щем раз­ря­де, тол­щи­на ка­тод­но­го слоя d_н и ка­тод­ное па­де­ние по­тен­циа­ла V_н под­чи­ня­ют­ся П.з. j_н/p²=const, pd_н=const, V_н=const, где кон­стан­ты за­ви­сят толь­ко от ро­да га­за и ма­те­риа­ла ка­то­да. Для про­доль­но­го элек­трич. по­ля в по­ло­жи­тель­ном стол­бе тлею­ще­го раз­ря­да низ­ко­го дав­ле­ния в труб­ке ра­диу­са R спра­вед­лив П. з. Е/р=f₂(pR), вы­те­каю­щий из ба­лан­са чис­ла элек­трич. за­ря­дов в стол­бе.

В пе­ре­мен­ных элек­трич. по­лях очень боль­ших час­тот ω , пре­вы­шаю­щих час­то­ту столк­но­ве­ний элек­тро­нов с ато­ма­ми ν_m, дей­ст­ву­ет П. з. по час­то­те по­ля: час­то­та ио­ни­за­ции га­за элек­тро­на­ми за­ви­сит от от­но­ше­ния Е_ср/ω: ν_i=pf₃(E_ср/ω), где Е_ср – сред­не­квад­ра­тич­ная ве­ли­чи­на ос­цил­ли­рую­ще­го по­ля. При дан­ном дав­ле­нии га­за час­то­та ν_i ос­та­ёт­ся не­из­мен­ной, ес­ли с пе­ре­хо­дом к бо­лее вы­со­кой час­то­те про­пор­цио­наль­но ей уве­ли­чи­ва­ет­ся на­пря­жён­ность по­ля.

Для по­ля про­боя E_пр га­зов ко­рот­ки­ми им­пуль­са­ми боль­ших час­тот (ω≫ν_m) спра­вед­лив за­кон по­до­бия E_пр/ω=const, вы­пол­няю­щий­ся в ши­ро­ком диа­па­зо­не час­тот: от ви­ди­мо­го до СВЧ-диа­па­зо­на. Для про­боя га­за ИК-из­лу­че­ни­ем тре­бу­ют­ся су­ще­ст­вен­но бо­лее вы­со­кие на­пря­жён­но­сти по­ля, чем в слу­чае СВЧ-из­лу­че­ния.