Ramsauer effekt

Ramsauer-effekten (også kendt som Ramsauer-Townsend-effekten ) er et fænomen med unormalt svag spredning af langsomme elektroner af neutrale gasatomer . Det blev først observeret i 1921 af den tyske fysiker Karl Ramsauer , mens han studerede spredningen af ​​elektroner i argon , og senere blev effekten også observeret i andre stoffer.

Effekten kan ikke beskrives i form af klassisk mekanik , så opdagelsen af ​​den spillede en vigtig rolle i udviklingen af ​​kvantemekanikken .

Opdagelseshistorie

Effekten blev opdaget af K. Ramsauer i 1921 [1] som et resultat af at studere spredningen af ​​elektroner i gasformig argon. Han undersøgte afhængigheden af ​​det elastiske spredningstværsnit af en elektron på dens energi . Med et fald i energi, i overensstemmelse med klassisk mekanik, skulle tværsnittet stige, men i eksperimentet ved elektronenergier lavere end 16 eV blev der observeret et fald i tværsnittet næsten til nul med et minimum opnået ved en energi på størrelsesordenen 1 eV [2] .

Uafhængigt blev den samme effekt observeret på samme tid af D. Townsend [3] .

Senere blev der lavet lignende observationer for nogle andre tunge gasser. Effekten blev også indirekte bekræftet i forsøg med måling af elektroners mobilitet i neutrale gasser [4] .

Forklaring af effekten

Kvalitativ forklaring

Effekten opdaget af Ramsauer kunne ikke forklares inden for rammerne af klassisk fysik og fik først sin forklaring i kvantemekanikken efter introduktionen af ​​de Broglies hypotese [2] . Ifølge denne hypotese har elektronen bølgeegenskaber . I dette tilfælde er Ramsauer-effekten analog med Poisson-spot- effekten i optik . Rollen som "skærmen" for elektronen spilles af atomet. Hvis de Broglie-bølgelængden af ​​en elektron er sammenlignelig med størrelsen af ​​et atom, så som et resultat af diffraktionen af ​​en elektron bag et atom, opstår et maksimum af elektronbølgen - elektronen "omslutter" atomet uden at spredes på det .

En simpel teoretisk optælling, foreslået af David Bohm , erstatter atomet med en potentiel brønd .

Mere komplekse beregninger inkluderer elektronrelativisme, elektron-elektron-interaktion og spin-polariseringseffekter.

Se også

Noter

  1. Carl Ramsauer. Über den Wirkungsquerschnitt der Gasmoleküle gegenüber langsamen Elektronen  (tysk)  // Annalen der Physik . - 1921. - Bd. 4 , nr. 64 . - S. 513-540 .
  2. 1 2 Martinson L.K., Smirnov E.V. Afsnit 2.2. Eksperimentel bekræftelse af de Broglie-hypotesen // Kvantefysik . - M . : MSTU im. N. E. Bauman , 2004. - V. 5. - 496 s. - 3000 eksemplarer.  — ISBN 5-7038-2797-3 . Arkiveret 26. april 2009 på Wayback Machine
  3. Bailey, VA og Townsend, JS Elektronernes bevægelse i gasser  // Philosophical Magazine  . - 1921. - Bd. 6 , nr. 42 . - s. 873-891 .
  4. Ramsauer-effekt - artikel fra Great Soviet Encyclopedia