Ramsauer-Townsend effektus

A Ramsauer-Townsend hatása , más néven a Ramsauer hatást , vagy a Townsend hatás , egy fizikai jelenség, ami miatt a diffúziós az elektronok alacsony energiák által atomok egy nemesgáz . Carl Ramsauer (1879-1955) és John Townsend (1868-1957) tiszteletére nevezték el , akik az 1920-as évek elején függetlenül tanulmányozták az atomok és az alacsony energiájú elektronok ütközését kvantummechanika segítségével .

Definíciók

Amikor egy elektron egy gázban mozog, kölcsönhatásba kerül az atomokkal, ami diffúzióját okozza. Az ütközések rugalmatlannak minősülnek, ha az atom gerjesztését vagy ionizációját okozzák , és ha nem, akkor ez rugalmas .

A diffúzió valószínűsége egy ilyen rendszerben a diffundált elektronok számának függvénye, egységenként elektronikus áram, útvonal hossza, nyomásegység ° C-on , szilárd szög egység . Az ütközések száma megegyezik a szórt elektronok számával (rugalmasan vagy nem) minden szögben; A ütközés valószínűsége a teljes ütközések száma egységnyi elektron áram egységnyi úthosszra, a nyomás egység , hogy ° C-on .

Mivel a nemesgáz atomjainak magas az első ionizációs energiája, és az elektronok viszonylag alacsony kinetikus energiát hordoznak, nem valószínű, hogy ezek ionizációt vagy az atom gerjesztését okoznák; a rugalmas szétszóródás valószínűsége az összes szög irányában megközelítőleg megegyezik az ütközés valószínűségével.

Leírás

Ha valaki megpróbálja megjósolni az ütközés valószínűségét egy newtoni mechanikára támaszkodó modell segítségével , az atomokat és az elektronokat kemény golyóként modellezve, megállapítja, hogy az ütközés valószínűsége folyamatosan csökken, monoton, amikor az elektron energiája növekszik. Ramsauer és Townsend azonban megfigyelte, hogy az argonban , a kriptonban vagy a xenonban lassan mozgó elektronok esetében az elektronok és a gáznemű atomok közötti ütközés valószínűsége eléri a bizonyos kinetikus energiájú elektronok minimális értékét . A Newton-modell és a kísérlet közötti különbséget "Ramsauer-Townsend-effektusnak" nevezik.

A kvantummechanika bevezetéséig nem létezett kielégítő magyarázat. Ezt a hatást az elektronok hullámtulajdonságai magyarázzák . Az ütközés viszonylag egyszerű modellje, kvantumhullám-mechanikával, kielégítően megjósolja a minimális értéket. David Bohm kidolgozott egy elméletet, amely az atomot véges négyzetpotenciálként jól modellezi .

A legkisebb értéket előállító kinetikus energia mennyiségének megjósolása meglehetősen nehéz, mivel hullámmodell segítségével kell tanulmányozni a részecskéket. Ezt a problémát kiterjedten tanulmányozták, mind kísérletileg, mind elméletileg, ezért nagyon jól érthető (pl. Lásd Johnson és Guet 1994 ).

Megjegyzések és hivatkozások

(fr) Ez a cikk részben vagy egészben a „  Ramsauer - Townsend-effektus  ” című angol Wikipedia cikkből származik ( lásd a szerzők felsorolását ) .
  1. [PDF] (in) David Whyte , The Ramsauer-Townsend Effect , Dublin, Dublin Trinity College,2010. március 18( online olvasható ) , p.  1
  2. Bohm 1951 .

Bibliográfia