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 .
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 0 ° 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 0 ° 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.
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 ).