Ramsauer-efekti

Ramsauer-ilmiö (tunnetaan myös nimellä Ramsauer-Townsend-ilmiö ) on ilmiö, jossa neutraalit kaasuatomit hajoavat poikkeuksellisen heikosti hitaissa elektroneissa . Sen havaitsi ensimmäisen kerran vuonna 1921 saksalainen fyysikko Karl Ramsauer tutkiessaan elektronien sirontaa argonissa , ja myöhemmin vaikutus havaittiin myös muissa aineissa.

Vaikutusta ei voida kuvata klassisen mekaniikan termein , joten sen löytämisellä oli tärkeä rooli kvanttimekaniikan kehityksessä .

Löytöhistoria

K. Ramsauer havaitsi vaikutuksen vuonna 1921 [1] tutkiessaan elektronien sirontaa kaasumaisessa argonissa. Hän tutki elektronin elastisen sironnan poikkileikkauksen riippuvuutta sen energiasta . Energian pienentyessä klassisen mekaniikan mukaisesti poikkileikkauksen pitäisi kasvaa, mutta kokeessa alle 16 eV :n elektronien energioissa havaittiin poikkileikkauksen pieneneminen lähes nollaan minimin ollessa saavutettu energialla luokkaa 1 eV [2] .

Riippumatta, saman vaikutuksen havaitsi samaan aikaan D. Townsend [3] .

Myöhemmin samanlaisia ​​havaintoja tehtiin joillekin muille raskaille kaasuille. Vaikutus vahvistettiin epäsuorasti myös kokeissa, joissa mitattiin elektronien liikkuvuutta neutraaleissa kaasuissa [4] .

Selitys vaikutuksesta

Laadullinen selitys

Ramsauerin löytämää vaikutusta ei voitu selittää klassisen fysiikan puitteissa ja se sai selityksensä vasta kvanttimekaniikassa de Broglien hypoteesin käyttöönoton jälkeen [2] . Tämän hypoteesin mukaan elektronilla on aalto-ominaisuuksia . Tässä tapauksessa Ramsauer-ilmiö on analoginen optiikan Poisson -pistevaikutuksen kanssa . Elektronin "näytön" roolia esittää atomi. Jos elektronin de Broglien aallonpituus on verrattavissa atomin kokoon, niin atomin takana olevan elektronin diffraktion seurauksena syntyy elektroniaallon maksimi - elektroni "verhoaa" atomin siroamatta siihen .

David Bohmin ehdottama yksinkertainen teoreettinen laskenta korvaa atomin potentiaalikaivolla .

Monimutkaisempia laskelmia ovat elektronirelativismi, elektroni-elektroni vuorovaikutus ja spin-polarisaatiovaikutukset.

Katso myös

Muistiinpanot

  1. Carl Ramsauer. Über den Wirkungsquerschnitt der Gasmoleküle gegenüber langsamen Elektronen  (saksa)  // Annalen der Physik . - 1921. - Bd. 4 , ei. 64 . - S. 513-540 .
  2. 1 2 Martinson L.K., Smirnov E.V. Kohta 2.2. De Broglien hypoteesin kokeellinen vahvistus // Kvanttifysiikka . - M . : MSTU im. N. E. Bauman , 2004. - V. 5. - 496 s. - 3000 kappaletta.  — ISBN 5-7038-2797-3 . Arkistoitu 26. huhtikuuta 2009 Wayback Machinessa
  3. Bailey, VA ja Townsend, JS Elektronien liike kaasuissa  // Philosophical Magazine  . - 1921. - Voi. 6 , ei. 42 . - s. 873-891 .
  4. Ramsauer-ilmiö - artikkeli Suuresta Neuvostoliiton Encyclopediasta