WikiDer > Эффект Рамзауэра – Таунсенда - Википедия

Ramsauer–Townsend effect - Wikipedia

В Эффект Рамзауэра – Таунсенда, также иногда называемый Эффект Рамзауэра или Эффект Таунсенда, это физическое явление, связанное с рассеяние низкоэнергетических электроны к атомы из благородный газ. Эффект нельзя объяснить Классическая механика, но требует теория волн из квантовая механика.

Определения

Когда электрон движется через газ, его взаимодействия с атомами газа вызывают рассеяние. Эти взаимодействия классифицируются как неэластичный если они вызывают возбуждение или же ионизация атома и эластичный если они этого не сделают.

В 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 телесный угол. В количество столкновений равняется полному числу электронов, упруго и неупруго рассеянных по всем углам, а вероятность столкновения - полное число столкновений на единицу электронного тока на единицу длины пути на единицу давления при 0 ° C.

Поскольку атомы благородных газов имеют относительно высокий первая энергия ионизации и электроны не переносят достаточно энергии, чтобы вызвать возбужденные электронные состояния, ионизация и возбуждение атома маловероятны, а вероятность упругого рассеяния по всем углам приблизительно равна вероятности столкновения.

Описание

Эффект назван в честь Карл Рамзауэр (1879-1955) и Джон Сили Таунсенд (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 налетающего электрона (см. Куколич). Однако Рамзауэр и Таунсенд наблюдали, что для медленно движущихся электронов в аргоне, криптоне или ксеноне вероятность столкновения электронов с атомами газа достигает минимального значения для электронов с определенным количеством кинетической энергии (около 1 электрон-вольт для ксенона. газ[1]). Это эффект Рамзауэра – Таунсенда.

Хорошего объяснения этого явления не существовало до появления квантовой механики, объясняющей, 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, в которой атом рассматривается как конечный квадрат. потенциальная яма.

Теоретически предсказать кинетическую энергию, которая вызовет минимум Рамзауэра – Таунсенда, довольно сложно, поскольку проблема заключается в понимании волновой природы частиц. Однако проблема широко исследовалась экспериментально и теоретически и хорошо изучена (см. Джонсон и Гет).

В 1970 году Грызинский предложил классическое объяснение эффекта Рамзауэра.[2] используя эффективную картину атома как колеблющегося мультиполя электрического поля (диполь, квадруполь, октуполь), что было следствием его модель атома свободного падения.

Рекомендации

  1. ^ «Эффект Рамзауэра-Таунсенда» (PDF).
  2. ^ Грызинский, Михал (1970-01-12). «Эффект Рамзауэра как результат динамической структуры атомной оболочки». Письма с физическими проверками. Американское физическое общество (APS). 24 (2): 45–47. Дои:10.1103 / Physrevlett.24.45. ISSN 0031-9007.