Efeito Ramsauer-Townsend

O efeito Ramsauer-Townsend, por vezes chamado simplesmente efeito Ramsauer, é um fenômeno físico envolvendo espalhamento de elétrons de baixa energia por átomos de um gás nobre. Visto que sua explicação requer a teoria ondulatória da mecânica quântica, ela demonstra a necessidade de teorias físicas mais sofisticadas do que as da mecânica newtoniana.

Esse fenômeno recebe esse nome em referência a Carl Ramsauer (1879-1955) e John Sealy Townsend (1868-1957), que independentemente estudaram a colisão entre átomos e elétrons de baixa energia no começo da década de 1920.

Descrição

Se tentarmos prever a probabilidade de colisão usando o modelo clássico que trata o elétron e átomo como esferas duras, concluímos que a probabilidade de colisão deverá diminuir monotonicamente com o aumento da energia de elétrons. No entanto, Ramsauer e Townsend observaram que para elétrons de baixa movimentação no argônio, criptônio ou xenônio, a probabilidade de colisão entre os elétrons e átomos de gás possui um valor mínimo para elétrons com uma determinada quantidade de energia cinética (cerca de 0,7 volts eletrônica para xenônio gás). Este é o efeito Ramsauer-Townsend.

Não existia nenhuma boa explicação para o fenômeno até à introdução da mecânica quântica, o que explica que o efeito resulta da propriedade ondulatória do elétron. Um modelo simples da colisão que faz uso da teoria ondulatória pode prever a existência do mínimo de Ramsauer-Townsend. Bohm apresenta um destes modelo que considera o átomo como um poço de potencial finito.

Referências

Bailey, V. A. and Townsend, J. S., The motion of electrons in gases, Philosophical Magazine, S.6, 42 (1921), pp. 873-891.
Bailey, V. A., and Townsend, J. S., The motion of electrons in argon, Philosophical Magazine, S.6, 43 (1922), pp. 593-600.
Bailey, V. A., and Townsend, J. S., The abnormally long free paths of electrons in argon, Philosophical Magazine, S.6, 43 (1922), pp. 1127-1128.
Bailey, V. A., and Townsend, J. S., The motion of electrons in argon and in hydrogen, Philosophical Magazine, S.6, 44 (1922), pp. 1033-1052.
Bailey, V. A., and Townsend, J. S., Motion of electrons in helium, Philosophical Magazine, S.6, 46 (1923), pp. 657-664.
Ramsauer, C., Über den Wirkungsquerschnitt der Gasmoleküle gegenüber langsamen Elektronen, Annalen der Physik, 4, 64 (1921), pp. 513–540.
Bohm, D., Quantum Theory. Prentice-Hall, Englewood Cliffs, New Jersey, 1951.
Brode, R. B., The Quantitative Study of the Collisions of Electrons with Atoms, Rev. Mod. Phys. 5, 257 (1933).
Johnson, W. R., and Guet, C., “Elastic scattering of electrons from Xe, Cs⁺, and Ba²⁺, Phys. Rev. A 49, 1041 (1994).
Mott, N. F., The Theory of Atomic Collisions, 3rd ed. Chapter 18. Oxford, Clarendon Press, 1965.