Длина свободного пробега. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Длина свободного пробега (точнее, средняя длина свободного пробега) - ср. расстояние, к-рое проходит частица между двумя последоват. столкновениями. Д. с. п.- важное понятие кинетической теории газов, введённое P. Клаузиусом (R. Clausius) в 1858.

Д. с. п. равна

, где

- ср. скорость молекул,

- ср. время между столкновениями, причём

- частота столкновений, т. е. ср. число столкновений, испытываемых молекулой за единицу времени в единице объёма. Следовательно,

. Для газа упругих сфер радиуса а частота столкновений

, где п - число молекул в единице объёма,

- полное эфф. сечение столкновения,

В общем случае частота столкновений равна

, где и - модуль относит. скорости,

угл. скобки означают усреднение по Максвелла распределению относительных скоростей с приведённой массой

-дифференц. эфф. сечение столкновения. При вычислении кинетических коэф. оказываются существенными т. н. транспортные Д. с. п. Напр., для диффузии вводят транспортное эфф. сечение

Понятие Д. с. п. удобно для качеств. рассмотрения явлений переноса в газах, оно обобщено на случай систем слабовзаимодействующих частиц: электронный газ в металлах и полупроводниках, нейтроны в слабопоглощающих средах и т. п.

Лит.: Чепмен С., Каулинг Т., Математическая теория неоднородных газов, пер. с англ., M., 1960, гл.5; Ферцигер Д да., Капер Г., Математическая теория процессов переноса в газах, пер. с англ., M., 1976, гл. 2, 14. Д. H. Зубарев.

Д. с. п. заряженных частиц (электронов и ионов). При классич. рассмотрении понятия полного эффективного сечения и Д. с. п. по отношению к упругим столкновениям заряж. частиц теряют смысл, поскольку за-ряж. частицы взаимодействуют между собой на сколь угодно больших расстояниях r. Квантовая механика, основываясь на соотношениях неопределённостей, даёт конечное значение для

и l, если взаимодействие убывает быстрее, чем 1/r³. В плазме существен эффект экранирования кулоновского поля заряда на расстояниях, определяемых дебаевским радиусом зкранирования.

В плазме с электронной температурой Т_е и плотностью электронов N (плотность ионов при этом равна N/Z_i, где Z_i - ср. заряд ионов) Д. с. п. электронов по отношению к электрон-электронным столкновениям равна

, здесь е - заряд электрона и L_e - кулоновский логарифм, зависящий от Т_е и дебаевского радиуса. Д. с. п. электронов по отношению к электрон-ионным столкновениям в Z_i раз меньше и составляет

Д. с. п. ионов по отношению к ионионным столкновениям:

, где T_i - ионная темп-pa, L_i - кулоновский логарифм с ионными величинами вместо электронных.

С помощью длины свободного пробега производятся аналитической оценки кинетических коэффициентов газов и плазмы.

Литература по длинам свободного пробега

Знаете ли Вы, в чем фокус эксперимента Майкельсона?

Эксперимент А. Майкельсона, Майкельсона - Морли - действительно является цирковым фокусом, загипнотизировавшим физиков на 120 лет.

Дело в том, что в его постановке и выводах произведена подмена, аналогичная подмене в школьной шуточной задачке на сообразительность, в которой спрашивается:
- Cколько яблок на березе, если на одной ветке их 5, на другой ветке - 10 и так далее
При этом внимание учеников намеренно отвлекается от того основополагающего факта, что на березе яблоки не растут, в принципе.

В эксперименте Майкельсона ставится вопрос о движении эфира относительно покоящегося в лабораторной системе интерферометра. Однако, если мы ищем эфир, как базовую материю, из которой состоит всё вещество интерферометра, лаборатории, да и Земли в целом, то, естественно, эфир тоже будет неподвижен, так как земное вещество есть всего навсего определенным образом структурированный эфир, и никак не может двигаться относительно самого себя.

Удивительно, что этот цирковой трюк овладел на 120 лет умами физиков на полном серьезе, хотя его прототипы есть в сказках-небылицах всех народов всех времен, включая барона Мюнхаузена, вытащившего себя за волосы из болота, и призванных показать детям возможные жульничества и тем защитить их во взрослой жизни. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.