Войти
Эффект Рамзауэра – Таунсенда, также иногда называемый эффектом Рамзауэра или эффект Таунсенда представляет собой физическое явление, включающее рассеяние низкоэнергетических электронов на атомах благородного газа. Эффект не может быть объяснен классической механикой, но требует волновой теории или квантовой механики.
Когда электрон движется через газ, его взаимодействие с атомами газа вызывает рассеяние. Эти взаимодействия классифицируются как неупругие, если они вызывают возбуждение или ионизацию атома, и упругие, если этого не происходит.
Вероятность рассеяния в такой системе определяется как количество рассеянных электронов на единицу электронного тока на единицу длины пути на единицу давления при 0 ° C на единицу телесного угла. Количество столкновений равно общему количеству электронов, упруго и неупруго рассеянных под всеми углами, а вероятность столкновения - это общее количество столкновений на единицу электронного тока на единицу длины пути на единицу давления при 0 ° C.
Поскольку атомы благородных газов имеют относительно высокую первую энергию ионизации и электроны не переносят достаточно энергии, чтобы вызвать возбужденные электронные состояния, ионизация и возбуждение атома маловероятны, и вероятность упругое рассеяние по всем углам примерно равно вероятности столкновения.
Эффект назван в честь Карла Рамзауэра (1879-1955) и Джона Сили Таунсенда (1868-1957), каждый из которых независимо изучал столкновения между атомами и низкоэнергетическими электронами в начале 1920-х годов.
Если попытаться предсказать вероятность столкновения с помощью классической модели, которая рассматривает электрон и атом как твердые сферы, можно обнаружить, что вероятность столкновения не должна зависеть от энергии падающего электрона (см. Куколич). Однако Рамзауэр и Таунсенд наблюдали, что для медленно движущихся электронов в аргоне, криптоне или ксеноне вероятность столкновения между электронами и атомами газа достигает минимального значения для электронов с определенным количеством кинетической энергии (около 1 электрон-вольт для ксенона. газ). Это эффект Рамзауэра – Таунсенда.
Никакого хорошего объяснения этому явлению не существовало до появления квантовой механики, которая объясняет, что эффект является результатом волнообразных свойств электрона. Простая модель столкновения, использующая волновую теорию, может предсказать существование минимума Рамзауэра – Таунсенда. Бом представляет одну из таких моделей, которая рассматривает атом как конечную квадратную потенциальную яму.
. Теоретически предсказание кинетической энергии, которая вызовет минимум Рамзауэра – Таунсенда, довольно сложно, поскольку проблема включает понимание волновой природы частиц. Однако проблема была широко исследована экспериментально и теоретически и хорошо изучена (см. Джонсон и Гет).
В 1970 году Грызинский предложил классическое объяснение эффекта Рамзауэра, используя эффективную картину атома как осциллирующего мультиполя электрического поля (диполь, квадруполь, октуполь), что было следствием его модели атома свободного падения.
