冉绍尔-汤森效应

1921年，Carl Ramsauer在研究电子与气体原子的碰撞中，发现碰撞截面的大小与电子的速度有关。当电子能量较高时，电子与氩原子的碰撞散射截面随着电子能量的降低而增大；当电子能量小于十几个电子伏特后，发现散射截面却随着电子的能量的降低而迅速减小。在经典理论中,散射截面与电子的运动速度无关，而冉紹尔与汤森的实验结果表明它们是相关的。这只能用量子力学才能作出满意的解释。

该实验教材为《近代物理实验》，第二版，戴乐山，戴道宣. 高等教育出版社，2006.7。实验二 冉绍尔-汤森效应。

实验室位于物理楼161.

实验教师:姚红英,杨新菊老师

• R-T实验仪
• 液氮
• 示波器

1. 了解电子碰撞管的设计原则，掌握电子与原子的碰撞规则和测量的原子散射截面的方法。
2. 测量低能电子与气体原子的散射几率与电子速度的关系。
3. 计算气体原子的有效弹性散射截面Q；测定散射几率或散射截面最小时的电子能量Emin。
4. 验证冉绍尔-汤森效应，并用量子力学理论加以解释。

电子与原子或亚原子碰撞时,经过路程x散射概率为

在经典物理中,我们定义粒子的平均自由程为

这时有

碰状管有四部分组成:阴极,加速极,等势空间,收集极.其基本结构如图所示

1. 写明本实验的目的和意义。
2. 阐述实验的基本原理、设计思路和研究过程。
3. 记下所用仪器、材料的规格或型号、数量等。
4. 记录实验的全过程，包括实验步骤、各种实验现象和数据处理等。
5. 分析实验结果，讨论实验中出现的各种问题。
6. 得出实验结论，并提出改进意见。

1. The FranckHertz Experiment and the RamsauerTownsend Effect: Elastic andInelastic Scattering of Electrons by Atoms f-h_r-t.pdf
2. Kukolich S G. Demonstration of the Ramsauer-Townsend effect in a xenon thyratron, Am.J.Phys.,1986,36:701-703 ajp000701.pdf
3. 曾谨言．量子力学．下册．北京：科学出版社，1989
4. 吴思诚，王祖铨．近代物理实验I(基本实验）．北京：北京大学出版社，1986
5. Mott N F,Massey H S W. The theory of atomic collisions.3rd ed.London:Oxford University Press,1986
6. O'Malley T F. Extrapolation of electron-rare gas atom cross sections to zero energy, Phys. Rev.,1963,130:1020-1029 physrev.130.1020.pdf
7. 赵元晟-ramsauer-townsend_效应与child-langmuir_定律实验
8. 曹钧植-冉绍尔_汤森效应及其电流电压关系
9. https://wwwrel.ph.utexas.edu/Public/Students/rcrane/quantum/Ramsauer_Townsend/Ramsauer.htm

为什么实测出来在低温下极板电流Ip和加速电压EA的关系是呈线性的呢？如果总电子数不变，那么电子速度与电压的根号成正比，电流又与电子速度成正比，那么Ip就应该是和加速电压EA的根号呈线性关系啊 ——psh

浦升华同学：极板电流Ip和加速电压Ea不应该呈线性关系，但也不是简单的和Ea的根号呈线性关系。当电子与稀有气体原子发生碰撞时，散射截面有一极小值，这是Ramsauer-Townsend效应的关键。你可以把你的实验结果拿来，我们再作进一步讨论。以上几篇文章，可供你参考。谢谢提问。 — xinyi zhang 2009/05/24 16:35