Oscylacyjnie niespre ι ˙zyste przekroje czynne

W minionych latach przeprowadzono wiele pomiar´ow dotycza_ιcych procesu oscy-lacyjnego wzbudzenia czaιsteczek wodoru w zderzeniach z elektronami, jak i wy-konano pewnaι ilo´s´c oblicze´n teoretycznych. Na wykresie (5.5) zaprezentowany jest niespre_ι˙zysty przekr´oj czynny na wzbudzenie oscylacyjne (ν = 0 → ν^′ = 1), wysumowany po ko´ncowych stanach rotacyjnych, por´ownany z wynikami ekspe-rymentalnymi. Obecne obliczenia wydaja_ι sie_ι dobrze opisywa´c zmierzone punkty do´swiadczalne w ca lym rozwa˙zanym zakresie energii, przy czym najlepsza zgodno´s´c obserwowana jest w obszarze niskich energii, tu˙z powy˙zej progu na wzbudzenie,

ROZDZIA L 5. WYNIKI 74

Rysunek 5.5: Ca lkowy przekr´oj czynny (przej´scie oscylacyjne 0-1) na rozpraszanie elektron´ow na cza_ιsteczce wodoru (por´ownanie z wynikami do´swiadczalnymi).

gdzie metody adiabatyczne zazwyczaj zawodzaι.

Na wykresie (5.6) pokazana jest ta sama krzywa, por´ownana z innymi wyni-kami teoretycznymi, otrzymanymi na przestrzeni lat. Jak wida´c, r´ownie˙z w tym przypadku por´ownanie wypada korzystnie i wszystkie przedstawione krzywe majaι

podobny przebieg, poza zale˙zno´sciaι przedstawionaι liniaι przerywanaι. Wynika to z faktu, i˙z w obliczeniach Henry’ego prawdopodobnie nie uda lo sie_ι uzyska´c zbie˙zno´sci numerycznej, i co wieιcej, zastosowany potencja l by l ma lo realistyczny w opisie od-dzia lywania cza_ιsteczka-elektron. Niemniej jednak, sa_ι to jedyne opublikowane do-tychczas wyniki dla cza_ιsteczki wodoru, w kt´orych zastosowano podej´scie, na kt´orym opierajaι sieι wyniki obecnej pracy.

Na wykresie (5.7) przedstawiony jest ca lkowy przekr´oj czynny na wzbudzenie oscylacyjne (ν = 0 → ν^′ = 2), wysumowany po ko´ncowych stanach rotacyjnych, wraz z wynikami wcze´sniejszych oblicze´n oraz zestawem punkt´ow pomiarowych.

Obecne obliczenia, przedstawione liniaι ciaιg laι, ponownie wydajaι sieι by´c zgodne z pozosta lymi danymi, w szczeg´olno´sci w pobli˙zu progu na wzbudzenie. Otrzymane wyniki saι zdecydowanie wy˙zsze od punkt´ow pomiarowych w obszarze szerokiego

ROZDZIA L 5. WYNIKI 75

Rysunek 5.6: Ca lkowy przekr´oj czynny (przej´scie oscylacyjne 0-1) na rozpraszanie elektron´ow na cza_ιsteczce wodoru (por´ownanie z wynikami teoretycznymi).

rezonansu w okolicy 4 eV, lecz dla wy˙zszych energii ponownie wydajaι sieι dobrze opisywa´c proces. W og´olno´sci mo˙zna powiedzie´c, ˙ze otrzymana krzywa ro´snie szyb-ciej ni˙z dane eksperymentalne i pik rezonansowy pojawia sieι dla ni˙zszych energii.

Przyczyna_ιtej rozbie˙zno´sci mo˙ze by´c fakt u˙zycia w obliczeniach modelowej wymiany, poniewa˙z w tym obszarze energii elektron g leιboko penetruje chmureι ladunku mo-lekularnego, a co za tym idzie, spos´ob potraktowania efekt´ow typu korelacyjno-wymiennego staje sie_ι czynnikiem decyduja_ιcym o jako´sci uzyskanych wynik´ow. Jed-nak˙ze przeprowadzone obliczenia dla czaιsteczki azotu z u˙zyciem tego samego modelu wymiany, wykazuja_ι du˙za_ι zgodno´s´c z wynikami pomiar´ow, r´ownie˙z w obszarze rezo-nansu Π_g, kt´ory charakteryzuje sie_ι skomplikowana_ι struktura_ι wewne_ιtrzna_ι.

Na wykresie (5.8) zaprezentowany jest ca lkowity przekr´oj czynny dla rozpraszania elektron´ow na czaιsteczce wodoru, wysumowany zar´owno po stanach rotacyjnych jak i oscylacyjnych, por´ownany z danymi eksperymentalnymi ([21, 35, 14, 54, 61, 72]).

Jakkolwiek w dalszym cia_ιgu, tak jak we wcze´sniejszych przypadkach, obecne wyniki wydajaι sieι by´c zawy˙zone w stosunku do danych eksperymentalnych, to wielko´sci przekroj´ow czynnych sa_ι zbli˙zone. Co wie_ιcej, krzywe eksperymentalne sa_ι bardzo zbli˙zone do obecnych oblicze´n, zar´owno je´sli chodzi o kszta lt jak i o pozycjeι

szero-ROZDZIA L 5. WYNIKI 76

Rysunek 5.7: Ca lkowy przekr´oj czynny (przej´scie oscylacyjne 0-2) na rozpraszanie elektron´ow na cza_ιsteczce wodoru.

kiego maksimum przekroju czynnego.

Kolejne trzy wykresy przedstawiaja_ι por´ownanie pomie_ιdzy przekrojami czyn-nymi obliczoczyn-nymi korzystajaιc z r´owna´n rotacyjno-oscylacyjnie silnie sprzeι˙zonych z przekrojami czynnymi uzyskanymi w przybli˙zeniu sztywnego rotatora, to jest zaniedbujaιc oscylacje tarczy molekularnej.

Na wykresie 5.9 przedstawione jest por´ownanie dla przypadku rozpraszania ca lko-wicie spre_ι˙zystego, zar´owno oscylacyjnie jak i rotacyjnie. Poni˙zej maksimum, to jest dla energii mniejszych od oko lo 3 eV przebieg obydwu krzywych jest zbli˙zony.

Poczynaja_ιc natomiast od 3 eV mo˙zna zaobserwowa´c przesunie_ιcie maksimum uzy-skanego w przybli˙zeniu sztywnego rotatora w strone_ι wy˙zszych energii w stosunku do oblicze´n uwzgleιdniajaιcych oscylacje oraz wzrost przekroju czynnego o oko lo 0, 3 ˚A². Ow wzrost mo˙ze by´´ c powodowany obecno´scia_ι elektron´ow, kt´ore uleg lyby rozpro-szeniu wzbudzajaιc oscylacyjnie tarczeι, gdyby w obliczeniach uwzgleιdniono r´ownie˙z kana ly oscylacyjne.

Wykresy 5.10 i 5.11 demonstruja_ι r´ownie˙z por´ownanie oblicze´n wykonanych z uwzgleιdnieniem oscylacji czaιsteczki i bez, odpowiednio dla wzbudze´n rotacyjnych 0-2 oraz 2-4. W przeciwie´nstwie do przypadku ca lkowicie spre_ι˙zystego tutaj maksi-mum dla przybli˙zenia sztywnego rotatora przesunieιte jest w stroneι ni˙zszych energii

ROZDZIA L 5. WYNIKI 77

Rysunek 5.8: Ca lkowity ca lkowy przekr´oj czynny na rozpraszanie elektron´ow na cza_ιsteczce wodoru.

Rysunek 5.9: Spre_ι˙zysty ca lkowy przekr´oj czynny na rozpraszanie elektron´ow na cza_ιsteczce wodoru (por´ownanie z przybli˙zeniem sztywnego rotatora).

ROZDZIA L 5. WYNIKI 78

Rysunek 5.10: Ca lkowy przekr´oj czynny (przej´scie rotacyjne 0-2) na rozpraszanie elektron´ow na cza_ιsteczce wodoru (por´ownanie z przybli˙zeniem sztywnego rotatora).

w por´ownaniu z wynikami uwzgleιdniajaιcymi fakt oscylacji jaιder. Zar´owno kszta lt jak i wielko´s´c por´ownywanych przekroj´ow czynnych w obydwu rozwa˙zanych, ro-tacyjnie niespreι˙zystych, przypadkach wydaje sieι podobna, przy czym mo˙zna za-uwa˙zy´c przesunie_ιcia krzywej otrzymanej dla przybli˙zenia sztywnego rotatora prawie w ca lym zaprezentowanym zakresie energii. Owo przesunieιcie zanika w okolicach progu na wzbudzenia, poni˙zej 1 eV krzywe zaczynajaι sieι wyra´znie do siebie zbli˙za´c, aby poni˙zej 0,5 eV sta´c sie_ι jedna_ι krzywa_ι.

W przypadku wodoru brak uwzgleιdnienia kana l´ow oscylacyjnych powoduje nie-wielkie zmiany w wynikach uzyskanych dla rozpraszania ca lkowicie spre_ι˙zystego i rotacyjnie niespre_ι˙zystego. R´o˙znice w wielko´sci przekroj´ow czynnych sa_ι niewielkie, nieprzekraczajaιce 2%, r´ownie˙z przesunieιcie pozycji maksimum nie jest znaczaιce.

Prawdopodobnie powodowane jest to stosunkowo niewysokimi przekrojami czyn-nymi oscylacyjnie niespreι˙zystymi, a co za tym idzie niewielkaι wydajno´sciaι tych proces´ow, a tak˙ze brakiem, w por´ownaniu z czaιsteczkaι azotu, oscylacyjnej struk-tury rezonansowej, kt´ora silnie modyfikuje r´ownie˙z oscylacyjnie spre_ι˙zyste przekroje czynne.

ROZDZIA L 5. WYNIKI 79

Rysunek 5.11: Ca lkowy przekr´oj czynny (przej´scie rotacyjne 2-4) na rozpraszanie elektron´ow na cza_ιsteczce wodoru (por´ownanie z przybli˙zeniem sztywnego rotatora).

ROZDZIA L 5. WYNIKI 80