東北大學(xué)真空物理期末考點(diǎn)

1、真空物理考試復(fù)習(xí)大綱 1. 什么是濺射產(chǎn)額？濺射產(chǎn)額與哪些因素有關(guān)？濺射產(chǎn)額是指一個(gè)入射粒子濺射出來(lái)的平均粒子數(shù)目。濺射產(chǎn)額與入射粒子的類型、能量、入射角度及靶材的類型、晶格結(jié)構(gòu)、表面狀態(tài)、升華熱、溫度等因素有關(guān)。2. 為什么濺射產(chǎn)額與離子的入射方向有關(guān)？濺射粒子角分布（方向分布）如何？濺射產(chǎn)額與入射粒子的類型、能量、入射角度及靶材的類型、晶格結(jié)構(gòu)、表面狀態(tài)、升華熱、溫度等因素有關(guān)。一般說(shuō)來(lái)，入射粒子的質(zhì)量越大越易引起濺射。隨著入射粒子能量的增加，但增加到一定程度就飽和了，并開始下降。濺射粒子的角分布，某些情況遵守的規(guī)律，某些情況遵從的規(guī)律。轟擊鎢時(shí)，濺射粒子的角分布很接近函數(shù)，轟擊銀時(shí)濺射粒

2、子的角分布很接近函數(shù)。3. 什么是彈性碰撞？什么是非彈性碰撞？什么是激發(fā)和電離？它們屬于哪一類非彈性碰撞？彈性碰撞是指在碰撞中，彈、靶兩粒子內(nèi)部均未發(fā)生變化，兩粒子的動(dòng)能并未和粒子內(nèi)能發(fā)生互相交換。在這類碰撞中，不僅總能量是守恒的，而且總的動(dòng)能也是守恒的。在非彈性碰撞中，靶或彈粒子的內(nèi)部發(fā)生了變化，兩粒子的動(dòng)能和其內(nèi)能發(fā)生了相互轉(zhuǎn)變。這時(shí)兩粒子的總能量雖然是守恒的，但由于動(dòng)能和原子內(nèi)部能量有相互轉(zhuǎn)變，動(dòng)能就不再守恒了。4. 物理吸附為什么是多分子層吸附？ 化學(xué)吸附為什么是單分子層吸附？在化學(xué)吸附中，固體單位表面的吸附中心數(shù)是一定的，一吸附中心被氣體分子占據(jù)，該吸附中心就不再具有吸附其它分子的能

3、力。在物理吸附中，不存在吸附中心的概念，但單位表面可能吸附氣體的總數(shù)也是一定的。物理吸附：氣體分子靠范德瓦爾斯力吸附在固體吸附劑上。由于范德瓦爾斯力較弱，作用距離較長(zhǎng)，被物理吸附的分子結(jié)構(gòu)變動(dòng)不大，所以被吸引分子和表面的化學(xué)性質(zhì)都保持不變?；瘜W(xué)吸附：其作用力與化合物中原子間的作用力相似，比范德瓦爾斯力強(qiáng)得多，作用距離較短。吸附后氣體分子與固體表面之間形成吸附化學(xué)鍵，與原氣體中的分子相比，由于吸附鍵的強(qiáng)烈影響，其結(jié)構(gòu)變化較大，狀態(tài)也更為活躍，好似發(fā)生于表面上的化學(xué)反應(yīng)。5. 如何判斷粘滯流和分子流？若，說(shuō)明分子與分子間的碰撞“遠(yuǎn)小于”分子與器壁的碰撞，外摩擦力起主要作用，氣流為分子流態(tài)。反之，若

4、，說(shuō)明分子間的碰撞“遠(yuǎn)多于”分子與器壁的碰撞，內(nèi)摩擦力起主要作用，氣流為粘滯流態(tài)。氣體的流動(dòng)狀態(tài)用分子的平均自由程與管道直徑進(jìn)行比較的辦法來(lái)判別 6. 電子和離子在氣體中的平均自由程與氣體分子的平均自由程有何區(qū)別？同類分子的平均自由程：對(duì)一定氣體而言，當(dāng)T一定時(shí)，則可認(rèn)為離子的直徑與分子直徑相同；但因受電場(chǎng)的作用，運(yùn)動(dòng)速率遠(yuǎn)大于分子的速率，這樣，可將分子視為靜止的，于是離子的平均自由程為電子在電場(chǎng)下速率更快，分子同樣視為靜止，但電子的直徑小，可略去不計(jì)7. 氣體熱運(yùn)動(dòng)有代表性的速率有哪些？它們各自的表達(dá)式？最可幾速率：平均速率：方均根速率：8. 畫圖并簡(jiǎn)答離子鍍工作原理。（P80）離子鍍的原理

5、如圖所示。容器抽到高真空后通入的氬氣，接上高壓電源產(chǎn)生輝光放電，形成低溫等離子體。正離子轟擊陰極（被鍍基體）起濺射清除作用。當(dāng)點(diǎn)燃燈絲使蒸發(fā)的金屬原子進(jìn)入等離子體空間時(shí)，一部分金屬原子（0.1%）被電離，正離子在飛向陰極途中又與中性金屬原子碰撞使后者獲能，他們的平均能量，到達(dá)陰極表面在基體上沉積成膜。9. 計(jì)算題：大氣氣氛下國(guó)產(chǎn)95號(hào)硼硅玻璃制成球形容器，壁厚0.1cm，直徑10cm，抽口有效抽速2升每秒，計(jì)算由于滲氦，其內(nèi)極限真空度是多少？同樣靜態(tài)真空容器滲氦造成的壓升率是多少？半年后其內(nèi)氦分壓是多少？【必要參數(shù)K等見教材，考試時(shí)會(huì)給出】10. 論述影響溶解度的因素。溶解度：在一定的T、P下

6、，氣體在固體中溶解達(dá)到飽和時(shí)的濃度。與P、T、氣固配比的性質(zhì)有關(guān)。（靜力學(xué)參量溶解氣體的多少）溶解度的大小主要取決于材料與氣體分子之間的親和力。水是極性分子，親和力比較大，所以水蒸氣的溶解度較高；惰性氣體的親和力比較差，所以溶解度較小。還與材料的致密程度有關(guān)。11. 簡(jiǎn)述氣體溶解于固體中的步驟。a)氣體分子吸附在固體表面上b)吸附的氣體分子有時(shí)在固體表面上離解為原子態(tài)（金屬）c)氣體分子（或原子）在固體表層達(dá)到相應(yīng)于環(huán)境氣壓的溶解濃度d)由于表層濃度比較高，在濃度梯度的作用下氣體分子向固體內(nèi)部擴(kuò)散，至到濃度均勻?yàn)橹狗稚⒘说臍怏w分子，有的能與固體分子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成化合物，有的則只起某種化學(xué)作用

7、，形成不穩(wěn)定的假化合物，有的則構(gòu)成溶體。12. 電子發(fā)射包括哪幾類？熱電子發(fā)射、光電子發(fā)射、場(chǎng)致發(fā)射、二次電子發(fā)射13. 什么是二次電子發(fā)射？Gama伽馬過(guò)程？當(dāng)用具有一定能量或速度的電子（或離子等其他粒子）轟擊金屬等物質(zhì)時(shí)，也會(huì)引起電子從這些物體中發(fā)射出來(lái)，這種物理現(xiàn)象稱為二次電子發(fā)射。在氣體放電中，把正離子轟擊陰極發(fā)出二次電子的過(guò)程稱為過(guò)程。14. 場(chǎng)致發(fā)射與熱電子發(fā)射的主要區(qū)別是？a)場(chǎng)致發(fā)射如果在陰極表面有足夠強(qiáng)的加速電場(chǎng)存在，使金屬表面勢(shì)壘變矮變薄，那么即使在室溫下，金屬內(nèi)的自由電子也能透過(guò)勢(shì)壘逸出表面，這種受外電場(chǎng)作用所引起的金屬電子發(fā)射，稱為場(chǎng)致發(fā)射，也稱冷發(fā)射。b)熱電子發(fā)射：

8、將金屬加熱到足夠高的溫度，內(nèi)部電子的能量隨著溫度升高而增大，其中一部分電子的能量足以克服表面勢(shì)壘而由金屬體內(nèi)逸出，這樣得到的電子發(fā)射就叫熱電子發(fā)射。15. 什么是光電子發(fā)射？紅限頻率是？當(dāng)有外部光源的光束照射到金屬表面上，且光的頻率大于某一定值時(shí)，金屬中的電子可獲得能量而逸出金屬表面，這種因光的照射而使金屬發(fā)射電子的物理現(xiàn)象，稱為光電子發(fā)射。對(duì)于每一種發(fā)射材料都存在著一個(gè)光電發(fā)射的極限頻率，如果入射光的頻率小于這個(gè)極限值，則不論光強(qiáng)度如何大，都不能得到光電發(fā)射。因?yàn)槭窃陬l率低（即波長(zhǎng)長(zhǎng)）的一端，所以也叫紅限頻率，相應(yīng)的波長(zhǎng)稱為紅限波長(zhǎng)。16. 簡(jiǎn)要論述光電流與光強(qiáng)、入射光頻率、發(fā)射電子最大初動(dòng)

9、能的關(guān)系。17. 鎢陰極表面電子逸出功為4.52eV，求發(fā)生光電發(fā)射時(shí)的光子臨界頻率是多少？ 18. 彈性碰撞、非彈性碰撞概念？彈性碰撞過(guò)程中彈粒子與靶粒子能量交換的規(guī)律？彈性碰撞是指在碰撞中，彈、靶兩粒子內(nèi)部均未發(fā)生變化，兩粒子的動(dòng)能并未和粒子內(nèi)能發(fā)生互相交換。在這類碰撞中，不僅總能量是守恒的，而且總的動(dòng)能也是守恒的。在非彈性碰撞中，靶或彈粒子的內(nèi)部發(fā)生了變化，兩粒子的動(dòng)能和其內(nèi)能發(fā)生了相互轉(zhuǎn)變。這時(shí)兩粒子的總能量雖然是守恒的，但由于動(dòng)能和原子內(nèi)部能量有相互轉(zhuǎn)變，動(dòng)能就不再守恒了。彈性碰撞過(guò)程中彈粒子與靶粒子能量交換的規(guī)律若彈粒子質(zhì)量比靶粒子小得多，如以電子作為彈粒子撞擊氣體分子（原子）。由

10、于, ，即是彈粒子在碰撞中所消耗的能量平均而言，近似為零。若彈粒子的質(zhì)量近似的和靶粒子一樣，如以正離子撞擊氣體分子（原子）。由于，即彈粒子在碰撞過(guò)程中將有原來(lái)能量的一半損耗掉。19. 第一類非彈性碰撞是什么？非彈性碰撞過(guò)程中彈粒子與靶粒子交換能量的關(guān)系？20. 附著過(guò)程概念，它是第幾類非彈性碰撞，為什么？電子和正常原子結(jié)合成負(fù)離子的過(guò)程稱為附著過(guò)程，它可用下式表示，式中分別表示電子、原子和負(fù)離子。附著過(guò)程屬于第二類非彈性碰撞。負(fù)離子的動(dòng)能大于附著電子和原子動(dòng)能的總和。一般只有當(dāng)電子和原子運(yùn)動(dòng)較慢時(shí)才能發(fā)生附著過(guò)程。21. 什么是復(fù)合過(guò)程？它是第幾類非彈性碰撞，為什么？復(fù)合過(guò)程是帶正電的粒子和帶

11、負(fù)電的粒子結(jié)合成中性粒子的過(guò)程。復(fù)合是電離的相反過(guò)程。正、負(fù)離子的復(fù)合稱為離子復(fù)合，復(fù)合后形成兩個(gè)中性原子。電子和正離子的復(fù)合稱為電子復(fù)合，復(fù)合后形成一個(gè)中性原子。它們可分別用下式表示，屬于第二類非彈性碰撞，是電離能反過(guò)來(lái)轉(zhuǎn)化為動(dòng)能的過(guò)程。22. 什么叫轉(zhuǎn)荷過(guò)程？什么樣的轉(zhuǎn)荷過(guò)程是第一類非彈性碰撞，什么樣的轉(zhuǎn)荷過(guò)程是第二類非彈性碰撞，請(qǐng)簡(jiǎn)述理由？當(dāng)離子和中性原子相互作用時(shí)，不但可以發(fā)生能量的交換，也可以進(jìn)行電子的交換。粒子之間交換電荷的過(guò)程稱為轉(zhuǎn)荷過(guò)程，其過(guò)程可用下式示意若A原子的電離能比B原子大，則在轉(zhuǎn)荷過(guò)程中，離子釋放的能量除供給B原子，使B原子電離外，尚有多余，這部分多余的能量將轉(zhuǎn)化為動(dòng)

12、能，結(jié)果經(jīng)轉(zhuǎn)荷過(guò)程后動(dòng)能增加。這樣的轉(zhuǎn)荷過(guò)程屬于第二類非彈性碰撞。反之，若A原子的電離能小于B原子的電離能，則在轉(zhuǎn)荷過(guò)程中A原子釋放的能量不足以使B原子電離，不足的部分將取自動(dòng)能，結(jié)果經(jīng)轉(zhuǎn)荷過(guò)程后動(dòng)能減少了。這樣的轉(zhuǎn)荷過(guò)程屬于第一類非彈性碰撞。23. 畫圖并論述氣體放電實(shí)驗(yàn)及其全伏安特性曲線，詳細(xì)解釋各段含義。（P111）如上圖1為氣體放電實(shí)驗(yàn)裝置，把一對(duì)平板電極密封在適當(dāng)真空度的管形容器內(nèi)，即形成氣體放電管。使用可調(diào)節(jié)的直流穩(wěn)壓電源和限流電阻為其供電，管內(nèi)便會(huì)有電流通過(guò)，利用電壓表和電流表測(cè)量通過(guò)放電管的電流隨放電管兩電極間所加電壓的變化關(guān)系，得到如上圖2的放電伏安特性曲線。OA段被激放電，

13、A之后自激放電OC段非自持放電，CD段不穩(wěn)定的自持放電，DE段過(guò)渡區(qū)域，E點(diǎn)之后都是穩(wěn)定的自持放電OD段黑暗放電，D點(diǎn)之后光亮放電D點(diǎn)放電的破裂或著火B(yǎng)D段湯生放電、繁流放電，DE段過(guò)渡區(qū)域，EF段正常輝光放電，F(xiàn)G段異常輝光放電，EG段輝光放電，GH段弧光放電24. 畫圖并解釋電子繁流過(guò)程 25. 簡(jiǎn)述什么是alfa 、gama ，beta 過(guò)程？繁衍過(guò)程由于電子不斷發(fā)生電離碰撞而使導(dǎo)電電子成倍增長(zhǎng)的過(guò)程，也稱雪崩過(guò)程（過(guò)程）過(guò)程由正離子為彈粒子，使中性氣體分子碰撞電離的過(guò)程過(guò)程因繁衍產(chǎn)生的正離子對(duì)陰極轟擊而使陰極產(chǎn)生二次電子發(fā)射的現(xiàn)象（設(shè)一個(gè)電子經(jīng)過(guò)單位距離平均能產(chǎn)生個(gè)新生電子，這里實(shí)際上

14、就是前面講過(guò)的相應(yīng)于電子與氣體分子發(fā)生電離碰撞的宏觀有效載面，一般把它稱為湯生第一電離系數(shù)，簡(jiǎn)稱電離系數(shù)。對(duì)應(yīng)的電子繁流過(guò)程也稱為過(guò)程。的物理意義為1個(gè)電子在電場(chǎng)方向經(jīng)過(guò)單位路程中所產(chǎn)生的新電子數(shù)，亦即所發(fā)生的電離碰撞數(shù)。由正離子為彈粒子，使中性氣體分子碰撞電離的過(guò)程稱為過(guò)程。一個(gè)正離子沿電場(chǎng)方向運(yùn)行單位路程所產(chǎn)生的電離碰撞次數(shù)也記為，一般稱為湯生第二電離系數(shù)。當(dāng)這些正離子攜帶一定能量打上陰極K的表面，會(huì)使陰極表面產(chǎn)生二次電子發(fā)射，這種因繁衍產(chǎn)生的正離子對(duì)陰極轟擊而使陰極產(chǎn)生二次電子發(fā)射的現(xiàn)象，在氣體放電中稱之為過(guò)程。每個(gè)正離子打上陰極表面時(shí)，而使陰極發(fā)射出的二次電子數(shù)目也記為，稱為湯生第三電

15、離系數(shù)。）26. 畫圖討論巴邢曲線，解釋巴邢定律。破裂電壓并不是分別隨氣體壓力和極間距離的數(shù)值變化，而是二者乘積的函數(shù)，即。巴刑曲線亦可通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到，其形狀與之相同。由圖中曲線可以看出，首先隨的增加而降低，當(dāng)達(dá)到一個(gè)最小值后，又隨的增加而增加。即在某一值時(shí)有最小值。這一破裂電壓最小值的出現(xiàn)和確定是很重要的一條定律。我們知道氣體的壓強(qiáng)與其平均自由程成反比，即，這樣我們就可以將式寫成，可以近似地看作一個(gè)電子從陰極到陽(yáng)極所能產(chǎn)生碰撞的平均次數(shù)。 如果數(shù)值適當(dāng)，正離子的數(shù)量很快增加，繼而引起破裂，此時(shí)破裂比較容易，因?yàn)槠屏央妷罕容^低。如果數(shù)值太小，即處于曲線的左支，相當(dāng)于極間距離不變，真空度提高了，電

16、子所能碰撞氣體的次數(shù)減少了。因此，為了能夠得到足夠的離子來(lái)撞擊陰極以取得充分的二次電子發(fā)射，必須提高端電壓使電離幾率增加，每次碰撞都能更有效的產(chǎn)生電離。雖然總的碰撞次數(shù)減少，但還能保持一定的數(shù)值。這樣，放電的破裂電壓就提高了。如果數(shù)值太大，即處于曲線的右支，相當(dāng)于極間距離不變時(shí)，真空度降低了。雖然碰撞次數(shù)增多了，但是分布在每一平均自由程間的電位減少，所以產(chǎn)生電離的可能性降低了。電子必須經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)迂回的道路，積蓄足夠的能量才能產(chǎn)生電離。所以在破裂時(shí)，破裂電壓應(yīng)具有較高的數(shù)值。27. 畫圖解釋空間電荷引起的電力線和電位分布示意圖，包括無(wú)空間電荷、空間有電子、空間有正離子。在空間未出現(xiàn)空間電荷以前，假

17、定我們使用的電極是兩個(gè)相距較近而且平行的平行電極，則電場(chǎng)是近似的均勻電場(chǎng)。如圖（a）所示。它的電力線是一系列密度均勻的平行線，而相應(yīng)的電位在空間分布的圖線是一條斜率恒定的直線。當(dāng)在空間出現(xiàn)由電子組成的負(fù)空間電荷時(shí)，由于從陽(yáng)極發(fā)出的電力線有一部分終止在電子上，如圖（b），電力線的密度沿陰極指向陽(yáng)極的方向（設(shè)為x的方向），逐漸增大。電力線的密度在數(shù)值上等于電場(chǎng)強(qiáng)度E，等于電位梯度的絕對(duì)值，相當(dāng)于電位沿x方向分布的斜率。電力線密度沿x方向逐漸增加，相當(dāng)于電位沿x方向分布曲線（曲線）的斜率沿x方向逐漸增大，這樣曲線將是一條如圖（b）那樣向下彎曲的曲線。若空間出現(xiàn)的是由正離子所組成的正的空間電荷，則如圖

18、（c），由于落在陰極上的電力線有一部分是從正離子發(fā)出的，電力線密度將沿x方向逐漸減小，這相當(dāng)于電位梯度，或者說(shuō)曲線的斜率，將沿x方向逐漸減小。結(jié)果曲線將成為如圖（c）那樣一條向上彎曲的曲線。28. 用空間電荷效應(yīng)解釋氣體放電伏安特性曲線。（P126）湯生放電階段 在這一階段中，自激放電產(chǎn)生的空間電荷密度還很小，尚不能對(duì)放電起顯著的影響。維持自激放電所需要的電壓較高，當(dāng)加在放電管兩極間的電壓達(dá)到破裂電壓時(shí)，電流將大幅增大。過(guò)渡階段 當(dāng)湯生放電的電流增大到一定數(shù)值之后，氣體中有較多的空間電荷產(chǎn)生。隨著空間電荷密度的增大，放電管的電阻將逐漸減小電流隨之增加，同時(shí)電位在空間的分布亦發(fā)生變化?？傊臻g

19、電荷效應(yīng)在使放電管電阻下降、電流增大的同時(shí)，也使其等效陽(yáng)極由向過(guò)渡，破裂電壓由向過(guò)渡，這正是過(guò)渡階段的伏安特性。正常輝光放電階段 當(dāng)?shù)刃ш?yáng)極過(guò)渡到陰極位降區(qū)、破裂電壓降為正常維持電壓（相當(dāng)于圖中的B點(diǎn)）時(shí)，陽(yáng)極表面因大量發(fā)射電子使氣體激發(fā)而產(chǎn)生陰極輝光，放電進(jìn)入正常輝光放電階段。異常輝光放電階段 當(dāng)輝光放電中輝光覆蓋整個(gè)陰極表面后，正常輝光放電轉(zhuǎn)入異常輝光放電。在此階段中隨著電流的增長(zhǎng)，由正離子組成的空間電荷再度向陰極附近集中，從而陰極位降區(qū)的寬度再度縮小。29. 畫圖論述潘寧放電及其應(yīng)用，回答此種放電的優(yōu)點(diǎn)有哪些？原理：由于外加電場(chǎng)和磁場(chǎng)的作用，使電子在圓筒內(nèi)作螺旋形的來(lái)回運(yùn)動(dòng)，必然會(huì)和氣體

20、分子發(fā)生碰撞而使氣體分子大量電離，結(jié)果在圓筒內(nèi)形成空間電荷。只要單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)入陽(yáng)極的電子數(shù)和因電離而產(chǎn)生的新電子數(shù)相等時(shí)，就會(huì)達(dá)到平衡，氣體將出現(xiàn)穩(wěn)定的自持放電。優(yōu)點(diǎn)：1.放電過(guò)程完全沒有熱絲（熱陰極）；2.不因高溫鎢絲產(chǎn)生化學(xué)清除效應(yīng)而影響真空儀器或泵等裝置的準(zhǔn)確性能和讀數(shù)3.無(wú)需控制電子發(fā)射；4.不怕內(nèi)部化學(xué)活動(dòng)性氣體的毒化或破壞5.放電線路和裝置比較簡(jiǎn)單，易于制造應(yīng)用：冷陰極電離真空計(jì)（或稱冷規(guī)、潘寧規(guī)）、冷陰極電離真空泵30. 在室溫下一硼硅玻璃球泡直徑，壁厚，用長(zhǎng)10cm，內(nèi)徑2.4cm的直管與極限真空度為的真空機(jī)組相連。已知大氣中氮、氧、氦和氫的豐度為，其相應(yīng)分子有效直徑為。硼硅玻

21、璃對(duì)氦氣和氫氣的滲透系數(shù)為.求：（1）達(dá)到極限真空時(shí)，球泡內(nèi)的氣體分子數(shù)、平均速率、碰撞頻度、平均自由程、氫氣分子的平均自由程、電子的平均自由程和碰撞頻度，及球泡內(nèi)氣體總能量； （2）停泵，外部烘烤400度，若原來(lái)吸附在內(nèi)壁上的單分子層有9成分子脫附，求烘烤后球泡內(nèi)的壓強(qiáng)及此時(shí)分子熱運(yùn)動(dòng)的能量。（3）求球泡內(nèi)壓強(qiáng)抽至1、0.001、和時(shí)氣體流量 （提醒流態(tài)判別）。 （4）烘烤除氣后再抽至極限真空時(shí)，停機(jī)對(duì)其觀測(cè)球泡內(nèi)的壓升率，求三天末、一個(gè)月末球泡內(nèi)的壓強(qiáng)及一個(gè)月末時(shí)球泡內(nèi)部有多少氫分子？31. 陰極射線示波器的管內(nèi)壓強(qiáng)為,溫度41攝氏度，分子有效直徑,管內(nèi)陰極到屏幕距離22.8cm。 求到達(dá)

22、陽(yáng)極的電子占陰極總發(fā)射電子數(shù)的比例。32. 充氣白熾燈在27攝氏度下內(nèi)部氣壓為,求燈絲把內(nèi)部氣體加熱到平均溫度177攝氏度時(shí)內(nèi)部氣壓是多少？33. 真空區(qū)域劃分及各個(gè)區(qū)域的物理特性和應(yīng)用。低真空：，中真空：，高真空：，超高真空：1）低真空 n稠密，和正常情況下無(wú)太大差別，氣體分子仍以雜亂無(wú)章的熱運(yùn)動(dòng)為主，氣體分子間的相互碰撞還十分頻繁，很難實(shí)現(xiàn)帶電粒子的定向運(yùn)動(dòng)，氣體流動(dòng)屬粘滯流態(tài)。應(yīng)用：得到壓力差1公斤/平方厘米（并不要求空間性質(zhì)有所改變）力學(xué)作用真空吸引和輸送（無(wú)網(wǎng)捕撈、吸魚機(jī)、搬運(yùn)）、真空成型、真空侵漬、拔火罐（起源于東晉公元300年左右），戈力特半球?qū)嶒?yàn)2）中真空氣體分子密度和常壓相比

23、有很大下降，氧化程度降低真空冶煉（黑色金屬的真空熔煉、脫氣、澆鑄和熱處理）金屬材料內(nèi)氣泡、疏松減少，機(jī)械強(qiáng)度和性能大大增強(qiáng)氣體中的帶電粒子在電場(chǎng)作用下將產(chǎn)生定向運(yùn)動(dòng)氣體放電真空電弧爐氣體的對(duì)流消失真空隔熱和絕緣、（保溫）保溫瓶液體的沸點(diǎn)降低冷凍升華：真空冷凍脫水、冬天涼衣服、真空冷凍干燥蔬菜、食品高速空氣動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備（火箭、導(dǎo)彈、飛機(jī)、F1賽車）低壓風(fēng)洞3）高真空 真空冶金、真空鍍膜、真空器件的生產(chǎn)分子密度更加降低，分子之間的碰撞次數(shù)很少，平均自由程很大，基本不存在氣體分子之間的能量交換，分子流動(dòng)完全呈現(xiàn)分子流態(tài)。帶電粒子的飛行方向不受干擾（顯像管），減少了氣體的電離。化學(xué)反應(yīng)接近于零活潑金

24、屬一定要在此狀態(tài)下冶煉Ti 、Be 、 Zr 、 U 、 Ge 、 Mo 、W良好的電、熱絕緣性能材料的沸點(diǎn)、熔點(diǎn)降低空心鉭陰極蒸發(fā)離子鍍蒸鍍氮化鈦仿金薄膜4）超高真空氣體分子是以固體表面的吸附為主；單分子層形成時(shí)間等于或大于在實(shí)驗(yàn)室測(cè)量所用時(shí)間制備“清潔”表面；太空模擬室、可控?zé)岷司圩兊难芯俊⒈砻嫖锢肀砻婊瘜W(xué)的研究5）極高真空34. 理想氣體定律和理想氣體狀態(tài)方程。1）理想氣體定律：波義爾-馬略特定律：蓋呂薩克定律：查理定律：阿伏加德羅定律：不同種類的氣體在同溫同壓下，等容積內(nèi)所含有的分子數(shù)相等。道爾頓定律：不互相起化學(xué)作用的混合氣體的總壓強(qiáng)等于各種氣體分壓強(qiáng)的總和。2）理想氣體狀態(tài)方程：推

25、導(dǎo)過(guò)程： 35. 理想氣體壓強(qiáng)公式、方均根速率、平均速率、最可幾速率。理想氣體壓強(qiáng)公式：氣體分子的動(dòng)能：最可幾速率：平均速率：方均根速率：36. 氣體分子間平均碰撞次數(shù)計(jì)算。單位時(shí)間內(nèi)的平均碰撞次數(shù)：同類分子做碰撞時(shí)：?jiǎn)挝惑w積內(nèi)的總碰撞次數(shù)：37. 分子、電子、離子平均自由程公式在氣體中，一個(gè)分子連續(xù)兩次碰撞之間的路程稱為自由程。分子在連續(xù)兩次碰撞之間所通過(guò)的自由程的平均值成為平均自由程。同類分子的平均自由程：對(duì)一定氣體而言，當(dāng)T一定時(shí)，則離子平均自由程：電子平均自由程：38. 余弦定律碰撞于固體表面的分子，它們飛離表面的方向與原方向無(wú)關(guān)，按與表面法線方向所成角度的余弦而分布。設(shè)為一個(gè)分子，則

26、其離開表面時(shí)位于立體角（與表面法線成角）中的幾率為，式中系數(shù)是由于歸一化條件即位于立體角中的幾率為1要求而出現(xiàn)的。余弦定律的意義：揭示了固體表面對(duì)氣體分子作用的一個(gè)重要側(cè)面，它將分子原有的方向性徹底“消滅”分子“忘掉”了原有運(yùn)動(dòng)方向，均按余弦定律漫射分子在固體表面停留一段時(shí)間，氣體分子能夠與固體進(jìn)行能量交換、動(dòng)量交換的先決條件。例如氣體對(duì)表面的散熱作用、用高溫表面加熱氣體、用高速運(yùn)動(dòng)的表面來(lái)拖動(dòng)分子、氣體被固體表面吸附等。由于分子每碰撞于表面都要停留一段時(shí)間，這就造成高真空下氣體或蒸汽通過(guò)管道需要較長(zhǎng)時(shí)間。39. 滑動(dòng)現(xiàn)象、內(nèi)摩擦、外摩擦滑動(dòng)現(xiàn)象：貼近上板的氣流速度并不是而是，貼近下板的氣流速

27、度也不是，而是。這種在氣-固交界面上速度躍變存在，貼板氣流相對(duì)于板面流動(dòng)的現(xiàn)象稱為“滑動(dòng)現(xiàn)象”。內(nèi)摩擦力：流動(dòng)中的氣體，如果各氣層的流速不相等，那么相鄰兩個(gè)氣層之間的接觸面上形成一對(duì)阻礙兩氣層相對(duì)運(yùn)動(dòng)的等值而反向的摩擦力。氣體的這種性質(zhì)叫做粘滯性。氣體的內(nèi)摩擦是氣體內(nèi)部的動(dòng)量遷移，是因氣體流速不均即有“速度梯度”存在而產(chǎn)生的。40. 溫度驟增現(xiàn)象在中真空下，貼板氣體和板面溫度并不一致，而是存在一定的溫度差，這種現(xiàn)象稱為溫度驟增現(xiàn)象，溫度差稱為溫度躍變。41. 畫圖推導(dǎo)熱流逸現(xiàn)象及計(jì)算方法（P49）通過(guò)多孔塞，兩室相互交換的分子數(shù)為，這里的A是指多孔塞大量小孔的總面積若兩室交換的分子數(shù)不等，便出

28、現(xiàn)凈流動(dòng)：將代入上式得 因外邊用粗管連通，故阻力可略去不計(jì)，勢(shì)必等于令上式中的便得由上式可知，時(shí)為正值，即有凈流動(dòng)從1室通過(guò)多孔塞流向2室，然后由向外邊管子流回1室，如此循環(huán)不止。注意：流動(dòng)的方向是由溫度低的一方（通過(guò)多孔塞）流向溫度高的一方，這與一般想象不同，這種現(xiàn)象稱為熱流逸現(xiàn)象，也稱為“熱遷移”或“熱分子流”。42. 真空中氣體流態(tài)判別真空技術(shù)中氣體沿管道流動(dòng)狀態(tài)分為：湍流（渦流、紊流）、粘滯流（層流）、分子流（自由分子流）；存在一定的過(guò)渡范圍：湍粘滯流、粘滯分子流（過(guò)渡流）氣體的流動(dòng)狀態(tài)用分子的平均自由程與管道直徑進(jìn)行比較的辦法來(lái)判別 43. 畫圖討論分子間作用力及勢(shì)能曲線兩個(gè)分子間的

29、相互作用力吸附力式中第一項(xiàng)代表斥力，第二項(xiàng)代表引力，由于s、t都比較大，所以分子力隨著間距的增大而急劇減小，分子力可以認(rèn)為具有一定的有效作用距離，超出有效距離，可完全忽略。由于st，所以斥力的有效作用距離比引力小。遠(yuǎn)吸近推 分子勢(shì)能曲線在平衡位置處，分子力為0，勢(shì)能有極小值。用勢(shì)能曲線來(lái)描述兩分子間的“碰撞”過(guò)程固體表面對(duì)氣體分子的作用力分子場(chǎng)力氣體分子受固體表面分子所產(chǎn)生的分子力場(chǎng)的作用，具有分子力場(chǎng)的勢(shì)能。分子力場(chǎng)勢(shì)能曲線：分子場(chǎng)力為斥力時(shí)，為正，勢(shì)能隨著距離的增大而減小；分子場(chǎng)力為吸引力時(shí)，為負(fù)，勢(shì)能隨著距離的增大而增大；分子場(chǎng)力為0時(shí)，勢(shì)能有極小值44. 表面單分子層形成時(shí)間計(jì)算單分子

30、層布滿一平方厘米表面的分子數(shù)為假定每次入射都能形成吸附，于是形成單分子層吸附時(shí)間為：對(duì)于室溫下的空氣真空度越高，表面形成單分子層的時(shí)間越長(zhǎng)。45. 朗繆爾等溫吸附曲線及討論固體表面分為兩部分：一部分是被氣體覆蓋的，其面積即為覆蓋度，吸附系數(shù)為；另一部分是未被氣體分子覆蓋，其面積為(1-)，吸附系數(shù)為。平衡時(shí)：朗謬爾吸附等溫式覆蓋度與壓強(qiáng)的關(guān)系b可以看作與氣固特性有關(guān)的常數(shù)即覆蓋度與氣體壓強(qiáng)成正比亨利定律，適用于高真空、超高真空下的單分子層吸附，相當(dāng)于圖5-6最初的直線部分。吸附飽和，等溫線末端趨于的漸近線。b隨著溫度的升高而迅速減小，即隨著溫度的升高吸附越來(lái)越小。46. 畫圖推導(dǎo)電子在恒定均勻

31、電場(chǎng)和磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)、兩種偏轉(zhuǎn)的比較討論。靜電偏轉(zhuǎn)裝置如圖所示。電子從陰極發(fā)射出來(lái)以后，在加速陽(yáng)極的作用下得到加速并以速度進(jìn)入偏轉(zhuǎn)極板；根據(jù)牛頓第二定律它在X和Z兩方向的運(yùn)動(dòng)方程分別為或或?yàn)榱饲蟮秒娮釉趚-z平面內(nèi)的運(yùn)動(dòng)軌跡，我們將上式進(jìn)行聯(lián)解?？傻茫簩⑸鲜酱肷鲜剿杂腥羝D(zhuǎn)電場(chǎng)的速度47. 氣體分子間碰撞次數(shù)的計(jì)算方法與原理。單位時(shí)間內(nèi)的平均碰撞次數(shù)：同類分子做碰撞時(shí)：?jiǎn)挝惑w積內(nèi)的總碰撞次數(shù)：48. 分子從表面反射的余弦定律余弦定律：碰撞于固體表面的分子，它們飛離表面的方向與原飛來(lái)方向無(wú)關(guān)，并按與表面法線方向所成角度的余弦而分布。設(shè)為一個(gè)分子，則其離開表面時(shí)位于立體角（與表面法線成角）中的幾

32、率為：式中系數(shù)是由于歸一化條件即位于立體角中的幾率為1要求而出現(xiàn)的。49. 可凝氣體的等溫壓縮實(shí)驗(yàn)如圖是可凝性氣體等溫壓縮實(shí)驗(yàn)裝置的示意圖。實(shí)驗(yàn)保持在溫度恒定的條件下。從活塞4的位置和氣壓表1可測(cè)得氣缸內(nèi)的氣體和相應(yīng)的壓力。用不同的溫度進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，便可繪出在各種溫度下實(shí)驗(yàn)氣體的等溫線。50. 氣體熱傳導(dǎo)、內(nèi)摩擦、擴(kuò)散與壓強(qiáng)或平均自由程的關(guān)系討論。在壓強(qiáng)較高時(shí)質(zhì)量遷移擴(kuò)散現(xiàn)象擴(kuò)散系數(shù)能量遷移熱傳導(dǎo)現(xiàn)象熱傳導(dǎo)系數(shù)動(dòng)量遷移粘滯現(xiàn)象粘滯系數(shù)在氣體壓強(qiáng)較低時(shí)，有滑動(dòng)現(xiàn)象、溫度驟增現(xiàn)象、熱流逸現(xiàn)象、分子輻射現(xiàn)象。51. 體積流速、流量、流阻、流導(dǎo)的概念及管道串并聯(lián)關(guān)系。體積流速（抽氣速率）在一定壓強(qiáng)下，

33、單位時(shí)間流過(guò)某截面的氣體體積流量單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)某截面的氣體質(zhì)量（流量不僅和流過(guò)的體積有關(guān)，而且與其密度（壓強(qiáng)）有關(guān)）流阻（氣阻）和氣體流動(dòng)狀態(tài)及管道的幾何形狀有關(guān)流導(dǎo)在單位壓差下，流經(jīng)一段管道的氣流量大小（是一個(gè)反映管道允許流過(guò)氣體能力大小的參數(shù)，具有體積流速的量綱）52. 自激載流子、被激載流子被激（原始）載流子外界因素對(duì)氣體刺激產(chǎn)生的載流子；自激（次級(jí)）載流子在氣體放電中內(nèi)部的相互作用產(chǎn)生的載流子53. 根據(jù)入射粒子所帶能量eV不同，轟擊表面時(shí)主要分哪四個(gè)區(qū)間，各發(fā)生什么現(xiàn)象？a)能量在30-1000ev之間時(shí)，背散射仍很重要，但幾率略有下降，在1000ev 時(shí)約等于0.5；對(duì)各種入射粒子和靶均能出現(xiàn)濺射，且濺射產(chǎn)額隨能量的加大