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.