34_Effekt Compton
A legteljesebb korpuszkuláris tulajdonságait a fény mutatja a Compton-hatást. Amerikai fizikus A. Compton (1892-1962), vizsgáló 1923-ban a szórási monokromatikus röntgensugár anyagok könnyű atomok (paraffin, bór), úgy találta, hogy egy része a szórt sugárzás mellett a kezdeti sugárzás hullámhosszú λ is megfigyelhető sugárzás hosszabb hullámhosszú λ”. A kísérletek azt mutatták, hogy a különbség a λ = λ „- λ független a hullámhossza a beeső sugárzás és a természet a szóró anyag, és csak az határozza meg az értékét a szórási szög θ:
λ = λ „- λ = 2 λ C sin 2 (θ / 2).
ahol λ „hossza a szórt sugárzás, λ C - Compton-hullámhossza. (A szórási egy foton által egy elektron λ C = 2,426 nM).
Compton hatást nevezzük rugalmas szórására, rövidhullámú elektromágneses sugárzás (X-ray és γ-sugárzás) a szabad (vagy lazán összekapcsolt) elektronok anyagok kíséretében növekedése hullámhosszon. Ez a hatás nem illeszkedik a hullám elmélet, amely szerint a hullámhossz a szórási nem változhat: az intézkedés alapján időszakos optikai mező változik az elektron erőtér frekvenciájának, és ezért bocsát ki a szétszórt hullámok ugyanazt a frekvenciát.
A magyarázat által adott Compton effektus alapján quantum ötletek a fény természetéről. Ha feltételezzük, akárcsak a kvantumelmélet, hogy a sugárzás korpuszkuláris jellegű t. E. Van egy patak fotonok a Compton e ffekt
- az eredmény a rugalmas ütközések a γ- vagy röntgen fotonok szabad elektronok anyagot (fény gyengén kötött atomok elektronokat a atommagok, így lehet tekinteni, mint szabad). Ez alatt az elektron ütközés foton transzferek részét az energia és lendület összhangban törvényei megőrzése.
Ábra. 1. A törvény lendületmegmaradás a szóródás egy foton egy szabad elektron
Tekintsünk egy rugalmas ütközés között két részecske (1. ábra) - a beeső foton
Expression (11) nem más, mint a kísérletileg kapott Compton képlet. Behelyettesítve benne értékeit h. m 0 c adja a Compton-hullámhossza
A jelenléte szórt sugárzás undisplaced vonal (a kezdeti sugárzás hullámhossza) lehet a következőképpen magyarázható. Ha figyelembe vesszük a szórás mechanizmus feltételezhető, hogy egy foton ütközik a szabad elektron. Azonban, ha az elektron erősen párosul az atommal mint ez a helyzet a belső elektronok (különösen a nehéz atomok), a foton energia és az impulzus cseréljük egy atom egészére. Mivel a atomtömeg összehasonlítva a tömege egy elektron, nagyon magas, akkor az atom át csak elenyésző részét a fotonenergia. Ezért ebben az esetben, a hullámhossz a szórt sugárzás lényegében nem különbözik a hullámhossza a beeső sugárzás.
A fenti megfontolások, az is következik, hogy a Compton-hatás nem figyelhető meg a látható tartományban, mivel a foton energiája hasonló a látható fényt az elektron kötési energiája egy atom, ahol a külső elektron is lehetetlen az ingyenes.
Compton hatás figyelhető meg nem csak az elektronok, hanem más töltött részecskék, például proton, hanem azért, mert a nagy tömegű a proton a visszatérés nézve csak a szórási fotonok nagyon nagy energiák. Mivel a Compton hatást, és a fényelektromos hatás alapján kvantum ábrázolásai elektronok való kölcsönhatás miatt fotonok. Az első esetben, a foton disszipálódik a második
- felszívódik. Scattering akkor történik, amikor egy foton interakció a szabad elektron, és fotoelektromos hatás - a kötött elektronok. Meg lehet mutatni, hogy a
foton ütközés a szabad elektron nem fordulhat elő foton abszorpció, hiszen ez ellentétes a törvény lendületmegmaradás és az energia. Ezért, csak a szórás figyelhető meg a kölcsönhatás a fotonok szabad elektronok, t. E. A Compton hatást.
Ábra. 2. ábra mutatja a kísérleti eredményeket a megfigyelés a Compton-szórás a cél a grafitból, amelynek elektron gyengén kötött, hogy az atommag. A növekvő szög θ még világosabban látható jel (az ábra jobb oldalán) társított Compton-szórás.
A bal oldali csúcs megfelel egy hullámhossza a beeső foton (ebben az esetben az úgynevezett K α - molibdén vonal). Ezek a fotonok, amelyek szétszórva változtatás nélkül
az elektronok a belső héjak. Az első grafikon Compton-szórás nincs jelen, θ = 0 °. A második a θ = 60 ° csúcsot mutat társított Compton-szórás, stb, növekvő szórási szög, θ = 90 ° csúcs eltolódik a vízszintes tengely mentén arányosan növelni a hullámhossz (képlet szerint), amely megfelel annak a jobb oldhatóság.
Nyilvánvaló, hogy tartsa be a hatáshoz két feltétele van: 1. A hullámhossz a szórt sugárzás hasonlónak kell lennie a Compton