Рамзауэра эффект

Рамза́уэра эффект

В узком смысле — высокая «проницаемость» молекул или атомов газа для медленных электронов; в более общем смысле — аномальный (с позиций классической физики) характер взаимодействия электронов с нейтральными атомами (молекулами) некоторых газов. Открыт в 1921 немецким физиком К. Рамзауэром (С. Ramsauer) при изучении рассеяния электронов в аргоне. Затем обнаружен и в др., более тяжёлых инертных газах (См. Инертные газы), а также косвенно подтвержден при исследовании подвижности электронов в газах.

Р. э. выражается в наличии резко выраженного глубокого минимума эффективного поперечного сечения (См. Эффективное поперечное сечение) σ столкновений электронов с атомами при энергиях электронов около 1 эв с последующим возрастанием до максимума около 12 эв (рис.). Это явление, необъяснимое в рамках классической механики частиц, обусловлено тем, что в процессах взаимодействия с атомами медленные электроны ведут себя как волны (см. Волны де Бройля, Корпускулярно-волновой дуализм). При определённом соотношении между длиной волны, соответствующей движущемуся электрону, и характерными размерами атома создаются особо благоприятные условия для беспрепятственного прохождения волны через атом. При более строгом квантовомеханическом объяснении Р. э. электронную волну разлагают на гармоники, сопоставляемые различным значениям квантованного момента количества движения (См. Момент количества движения) электрона относительно рассеивающего атома, и рассматривают фазовые сдвиги, вносимые в эти гармоники полем атома. Р. э. осуществляется, если в гармонику, дающую главный вклад в эффективное сечение, вносится фазовый сдвиг, соответствующий целому числу длин волн. Расчёты обосновали наличие Р. э. у Ar и др. тяжёлых инертных газов и его отсутствие в H₂, Не и Ne. Квантовомеханический характер рассеяния электронов в газах проявляется наряду с Р. э. и в угловом распределении рассеянных электронов, в котором наблюдаются чередующиеся максимумы и минимумы (существует некоторая аналогия между Р. э. и интерференцией (См. Интерференция) волн). Р. э. играет существенную роль в процессах, происходящих при электрическом разряде в газах (См. Электрический разряд в газах), определяя, например, зависимость характеристик плазмы (См. Плазма) разряда от давления газа и многие явления, связанные с подвижностью электронов.

Лит.: Арцимович Л. А., Элементарная физика плазмы, 2 изд., М., 1966; Месси Г., Бархоп Е., Электронные и ионные столкновения, пер. с англ., М., 1958.

Зависимость эффективного сечения упругого рассеяния электронов σ_s (в см²) для различных газов от энергии W электронов.