Compton effektus - studopediya
Amikor nagy energiájú fotonok, különösen a röntgensugárzás (
0,1 MeV) fotonok abszorpciója elektronok anyag válik valószínű. Ebben az esetben, a kölcsönhatás az elektromágneses sugárzás és az anyag úgy van megfigyelt szóródás változásaival terjedési iránya.
1923 A.Kompton tanulmányozza a szórás az X-sugarak paraffin, azt tapasztaltam, hogy a hossza a szórt sugárzás hullámhossza nagyobb, mint a beeső sugárzás. Egy ilyen hatás a növekvő hullámhossz miatt szóródási nevű anyag Compton hatástól. Megnyitása és magyarázata hatása kvantum optika 1927-ben elnyerte a fizikai Nobel-díjat.
Vázlatosan, a kísérleti elrendezés ábra mutatja Compton. RT-ray cső van szerelve egy forgó platformon, amely lehetővé teszi annak forgását, hogy változik a szög x-ray szórás, megadása után a cél-lencse egységet a mérési beállítás. A hossza a szórt sugárzás diffrakciós alkalmazásával határoztuk meg az on-chip. Szerint a diffrakciós elmélet a feltétellel Bragg
ahol - a távolság a atomi síkok a kristály, és - a csúszási szög a beeső sugárzás, erős volt a reflexió a szétszórt röntgendiffrakciós. Ezért, ismerve a kristályrács paramétereit, és mérjük a szög nagy reflexiós edrendű, ki tudjuk számítani a hossza a röntgensugárzás által szórt egy cél.
Készülék a tanulmány a Compton hatás
Amint azt kísérletileg Compton szórt sugárzás hullámhossza hosszabb hullámhosszú beeső sugárzás, ahol a hullámhossz változása nem függ az anyag a lencse, de csak az határozza meg az értéket a szórási szög. Empirikusan Compton azt mutatta, hogy (6.41.13)
Ez az arány az úgynevezett Compton képlet. A konstans m Compton kísérleti úton határozzuk meg.
Compton hatás utal, hogy a jelenségek a kvantum optika, és foton emissziós elmélet magyarázza ezt a hatást, mint következtében a rugalmas szórás egy foton által a szabad elektron anyagok. Compton képletű (6.41.13), ahol annak a következménye, az energiamegmaradás és lendületet a rugalmas ütközés a foton és az elektron.
Valóban, a referencia keretet, amelyben a szabad elektron kezdetben nyugalomban, a törvény az energiamegmaradás, figyelembe véve a lehetséges elektron relativisztikus sebességek az ütközés után felírható
ahol - elektron nyugalmi tömege, - relativisztikus faktor - elektron sebesség után ütközés egy foton, - a frekvencia a beeső sugárzás, - a frekvencia a szórt sugárzás.
Szóródása egy foton által a szabad elektron
Elosztjuk a feltételeket az egyenlet (1.60) tovább. ez átalakítható formában
Figyeljük meg, hogy a törvény az energiamegmaradás (6.41.14) magyarázza a Compton hatása minőségileg. Sőt, mivel>. a (6.41.14), hogy a> ( <) .
Mi fel a bal és jobb oldalon az egyenlet (6.41.15) a négyzet:
Egy rugalmas ütközés egy foton egy elektron kerül végrehajtásra a törvény megőrzése lendület, amely felírható
Létrehozunk egy vektor diagramja a törvény lendületmegmaradás a lendület a háromszög, azt találjuk, hogy
ahol - a közötti szöget és szórt sugárzás.
Kivonás a (6.41.16), a kifejezés (6.41.18):
Az expressziós (6.41.19) lehet átalakítani, hogy:
Megszorozva a tagok (6.41.20) 2, és elosztjuk. kapjuk:
Mivel mi végre megkapjuk a képlet Compton:
úgynevezett Compton-hullámhossza a részecske, amely a nyugalmi tömeg. Compton-hullámhossza 3,86 # 8729; 10 -13 m.
Összehasonlítás (6.41.22) és (6.41.13) kitűnő egyezést mutat megállapításait kvantum sugárzás elmélet és a kísérlet. Ezekből képletek az következik, hogy a legnagyobb változás a hullámhossz megfigyelhető a szórási szöget. és ez egyenlő 4,84 # 8729 ;. 10 -12 m, tekintettel a kis mérete
értékek gyakorlatilag változnak hullámhossz szórási szabad elektronok akkor is csak a kísérletek rövid hullámhosszú röntgen vagy gamma-sugárzással.
Meg kell jegyezni, hogy egy jelentős részét az anyag nem szabad elektronok és kötött atomok. Ha a fotonenergia képest nagy az elektron kötési energiája, a szórási elektronokkal fordul, mint például egy szabad elektron. Ellenkező esetben, szétszórva kötött elektron, foton energia és lendület kicserélt szinte minden atom egészére. Egy ilyen változás kiszámításához a szórási hullámhossz is alkalmazni (6.41.22) képletben, azonban már érthető a tömege minden atom. Ez a változás olyan kicsi, hogy gyakorlatilag nem mutatható ki kísérletileg.
Az energia tartományban 0,1 és 10 MeV fotonok Compton hatás az alapvető fizikai mechanizmus sugárzási energia veszteséget való terjedése közben az anyag. Ezért a Compton-szórás széles körben használják a tanulmányok sugárzás az atommagok. Ez az alapja a működési elve néhány gamma-spektrométerek.
Ellenőrző kérdések az önálló hallgatói:
1. Külső fotoelektromos hatás és annak törvényeit.
2. Az Einstein egyenletet a külső PhotoEffect.
3. Mi a foton? A tömeg és a lendület a foton. Nyomás fény.
4. A belső fotoelektromos hatás.
5. Valve fotoelektromos hatás.
6. hullám-részecske kettősség a fény.
7. A Compton hatást.