Stöße zwischen Gasatomen und -ionen

Zusammenfassung

Die Physik der Stoßprozesse zwischen Atomen und von Ionen mit Atomen hat entscheidend zu den heutigen Kenntnissen über die zwischenatomaren Wechselwirkungen beigetragen. Die ältere kinetische Gastheorie hatte zunächst nur ideale Gase betrachtet, bei der die Gasteilchen als starre Kugeln mit der Masse m und Geschwindigkeit v angesehen werden. Sie üben keine Kräfte aufeinander aus, so lange sie sich nicht berühren. Die Stöße zwischen den Gasteilchen konnten daher als Stöße elastischer Kugeln behandelt werden. Für das Verhalten realer Gase mußte aber die Ausdehnung der Teilchen und die jeweils charakteristische Abhängigkeit von Kräften zwischen den Teilchen berücksichtigt werden. Wenn sich 2 neutrale Atome in ihrem Grundzustand bei einem Stoß auf weniger als etwa 10⁻⁶ cm nähern, setzt eine merkliche Wechselwirkung mit schwach anziehenden Kräften ein. Bei sehr kleinen Abständen (≲ 10⁻⁹ cm) bestimmen stark abstoßende Kräfte das Stoßverhalten. Bei einem jeweils typischen Abstand können sich beide Kräfte gerade aufheben, sodaß es zu einer stabilen Konfiguration mit einem Minimum der potentiellen Energie kommen kann (vergl. hierzu Abschnitt 2.2.3 und Figur 3.2). Befindet sich eines der beiden Teilchen oder beide in einem angeregten Zustand, so kommt es in vielen Fällen nicht mehr zu einem stabilen Gleichgewicht, vielmehr bestehen vielfach für alle Abstände der Teilchen abstoßende Kräfte. Sie sind bei größeren Abständen noch gering, nehmen aber zu kleineren Abständen hin immer mehr zu.