Compton effektus - ez

Compton hatása, rugalmas szórására, elektromágneses sugárzás által szabad elektronok, kísért növekedése hullámhossz; megfigyelt szóródás a sugárzás a rövid hullámhosszú - X-ray és gamma-sugárzás (Lásd a gamma-sugárzás.). A K. Oe. először teljes egészében megjelent korpuszkuláris tulajdonságait sugárzás.

K. Oe. felfedezte 1922-ben az amerikai fizikus A. Compton ohm akik felfedezték, hogy a szórt röntgensugarak a viasz nagyobb hullámhosszú, mint az esetet. A klasszikus elmélet nem tudta megmagyarázni egy ilyen hullámhosszú váltás. Szerint ugyanis a klasszikus elektrodinamika (Lásd. Elektrodinamika), az intézkedés alapján periodikus elektromos mező egy elektromágneses (fény) hullámok elektron kell oszcillál gyakorisággal egyenlő a mező, és ezért bocsátanak ki a másodlagos (szétszórt) hullámok azonos frekvencián. Így a „klasszikus” szórási (az elmélet által adott az angol fizikus John. John. Thomson-én és ezért nevezik „Thomson”) fény hullámhossza nem változik.

Az eredeti elmélet K. Oe. alapján a kvantum koncepciót adtak A. Compton és egymástól függetlenül P. Debye (Lásd. Debye). Szerint a kvantumelmélet a fény hullám egy patak fénykvantumokra - fotonok. Mindegyik foton egy bizonyos energia Eγ = hυ = HCI λ és pulzus pyl = (H / λ) n, ahol λ - hullámhossza a beeső fény (υ - annak gyakorisága), c - fénysebesség, h - Planck-állandó, és n - egység vektor irányába hullámterjedés (alsó index átlagos foton). K. Oe. kvantumelméletben úgy tűnik, mint egy rugalmas ütközés két részecskék - a beeső foton és elektron nyugalomban. Minden ütközés esetén eleget a törvényi energiamegmaradás és a lendület. Foton összeütközött az elektron áthalad a részét energia és az impulzus megváltoztatja a mozgás irányát (szórt); csökken a fotonenergia, és növekedést jelent a hullámhossza szórt fény. Electron előzőleg nyugodt, kap a foton energia és az impulzus és mozogni kezd, - ki teszteket. A mozgási irányának a részecskék az ütközés után, valamint az energia által meghatározott törvények az energiamegmaradás és lendületet (ábra. 1).

Egyidejű egyenletek megoldása kifejező egyenlőséget a teljes energia és a teljes lendületet a részecskék előtt és után az ütközés (feltételezve, hogy az elektron többi az ütközés előtt) ad a nyíróhullám hossza a fény Δλ Compton képletű:

Ahol λ „- hossza a szórt fény hullámhossza, θ - a szög a foton szórás és λ0 = h / mc = 2,426 ∙ 10 -10 cm = 0,024 E - úgynevezett Compton-hullámhossza (m - elektron tömeg). Általános képlet Compton következik, hogy a hullámhossz elmozdulás Δλ független leginkább beeső fény hullámhossza λ. Ez esetben csak foton szórási szög θ és a maximuma θ = 180 °, azaz a visszaszórási: ... Δλ max = 2 λ0.

Ugyanebből a egyenleteket lehet használni ahhoz, hogy egy kifejezés Ee visszahatás elektron energia ( „Compton” elektron) szögétől függően az ő távozása φ. A grafikusan mutatja a függőség a fotonenergia szóródott rasi θ, és vele kapcsolatos Ee függés φ. Az ábra azt mutatja, hogy a visszarúgás elektronok mindig van egy sebesség-összetevővel az irányt a beeső foton (m. E. Φ kisebb, mint 90 °).

A tapasztalatok megerősítették, mind az elméleti jóslatok. Így kísérletileg bizonyította helyességét korpuszkuláris elmélet a mechanizmus C. e. és így a helyességét feltételezések kvantumelmélet.

A tényleges kísérletek a szórási fotonok, elektronok nem szabad vegyület, és a kapcsolódó atomok. Ha a fotonok egy nagy energiájú, mint a kötési energiája az elektronok az atom (X-ray fotonok és γ-sugárzás), úgy, hogy az elektronok tapasztalni erős hatást, hogy mozdít el az atom. Ebben az esetben, a foton szórás fordul elő, mint a szabad elektronokat. Ha a foton energia elégséges a kivonat egy elektront egy atom, akkor egy foton energia és az impulzus cseréljük egy atom egészére. Mivel a atomsúlya igen magas (szemben az ekvivalens tömege a foton egyenlő szerint a relativitáselmélet (Lásd relativitáselmélet), Eγ / s 2), a hatás szinte hiányzik; így a foton szórás jelentkezik megváltoztatása nélkül az energia, vagyis anélkül, hogy megváltoztatná a hullámhossz (mint mondják koherens). A nehéz atomok gyengén kötött csak perifériás elektronokat (szemben az elektronok töltés a belső héj a atom), és ezért a spektrum a szórt sugárzás van jelen, mint egy eltolás, a Compton vonal szétszálljon a perifériás elektronok és nem ellensúlyozza, koherens vonal szórási atom általában . A megnövekedett atomszáma (azaz a nukleáris töltés) kötési energiája az elektronok növekszik, és a relatív intenzitás a Compton-vonal esik, és az összehangolt kapcsolatot - növekszik.

A mozgás az elektronok atomok vezet szélesítése a vonalak a Compton-szórt sugárzás. Ez azért van, mert a mozgó elektronok a beeső fény hullámhossza tűnik, kissé módosított, a változás mértéke függ a nagysága és iránya elektron sebessége (lásd. A Doppler-effektus). Gondos intenzitás mérését a eloszlása ​​a Compton vonalon, tükrözve a elektronok eloszlását fényszóró anyagból sebessége, megerősítette a helyességét kvantumelmélet, hogy az elektronok engedelmeskedik Fermi - Dirac statisztikát (Lásd Fermi -. Dirac statisztikát).

Figyelembe vett egyszerűsített K. e: számított. Ez nem teszi lehetővé kiszámításához az összes jellemzőit a Compton-szórás, különösen az intenzitás a szórás fotonok különböző szögekben. Minden elmélet K. Oe. Ez ad kvantumelektrodinamika. Az intenzitás a Compton-szórás függ a szórási szög, és a hullámhossza a beeső sugárzás. Szögeloszlásának szórt fotonok megfigyelt aszimmetria: több foton szétszórt irányába előre, ezzel aszimmetria növekszik az energia a beeső fotonok. A teljes intenzitása a Compton-szórás növekedésével csökken az elsődleges fotonenergia; Ez azt jelenti, hogy annak a valószínűsége, Compton-szórás egy foton halad át anyagot az energia csökken. Ez a függőség a intenzitása Eγ határozza meg, ahol K e. Egyéb hatásai kölcsönhatásának sugárzás az anyag felelős a veszteség fotonok energiája a span keresztül egy anyag. Például, a vezető (a cikk gamma-sugárzás) K. e. Ez ad a fő szerepet az energiaveszteség fotonok energiáját 1-10 MeV (több könnyű elem - alumínium - ez a tartomány 0,1-30 MeV); Az alábbi e területen versenyez fotoelektromos hatás, és a magasabb - pár (lásd megsemmisülés és pár.).

Compton-szórás széles körben használják a gamma-sugárzás kutatási magok, és ez az alapja a működési elve néhány gamma-spektrométer s.

K. Oe. lehetséges nem csak az elektronok, hanem más töltésű részecskéket, például protonokat, hanem azért, mert a nagy tömeg a proton visszaadja annak észlelhető csak szétszórt fotonok nagyon nagy energiát.

Dupla K. Oe. - kialakulásának két szórt fotonok helyett primer amikor szóródik a szabad elektron. A fennálló ilyen folyamat következik kvantumelektrodinamika; először figyelték meg a 1952 a valószínűsége mintegy 100-szor kisebb, mint a hagyományos K. Oe.

Inverz Compton hatása. Ha az elektron amely szórt elektromágneses sugárzás relativisztikus (azaz sebességgel haladó, közel a fény sebessége), esetében rugalmas szórás hullámhossz csökken, azaz az energia (és az impulzus) fotonok növeli annak az energiának (és a lendület ) elektronok. Ezt a jelenséget nevezzük fordított K. Oe. Fordított K. Oe. gyakran használják megmagyarázni a mechanizmus a tér sugárzás ray forrásból, X-ray képződését komponense háttérsugárzás galaktikus, átalakítása plazma hullámok az elektromágneses hullám a nagyfrekvenciás.

Lit.: M. Born és Atomfizikai Acad. az angol. 3rd ed. M. 1970. W. Heitler kvantumelmélet sugárzás [transz. az angol.], M. 1956.

Ábra. 1. A rugalmas ütközés a foton és az elektron a Compton-hatást. Az ütközés előtt az elektron nyugalmi; pν és pν „- beeső és szórt fotonok - a visszahúzó erő (ν

- a sebesség), foton szórás, θ - a szög kibocsátási az elektron hatással az irányt a beeső foton.

Ábra. 2. A függőség a szórt foton energia E „γ a szórási szög θ (csak kényelmi mutatja a felső fele a szimmetrikus görbe), és a visszarúgás elektron energia Ee az emissziós szög φ (az alsó felét a görbe). Mennyiségeket egyetlen aktus szórás, amelyeken ezzel azonos számokkal. Vektorok végzett egy O pont, amelyben a ütközés történt Eγ fotonenergia egy elektron nyugalomban, hogy a megfelelő pontokat ezen görbék az állam a részecskék diszpergálása után: vektor értékeket adnak energiájú részecskék, és a bezárt szögek a vektorok által az irányt a beeső foton meghatározott szórási szög foton emissziós szög θ és a visszarúgás elektron φ. (Ábra készül az esetében szórási „kemény” x-sugarak hullámhosszúságú hc / Eγ = λ0 = 0,024Å.

Ábra. 3. A telek teljes intenzitása a Compton-szórás σ Eγ fotonenergia (egységekben teljes intenzitással klasszikus szórás.); A nyíl azt az energiát mutatja, amelynél megkezdődik létrehozását elektron-pozitron párokat.

Nagy Szovjet Enciklopédia. - M. szovjet Enciklopédia. 1969-1978.

Lásd, amit a „Compton-effektus”, más szótárak:

Compton effektus - (Compton effektus), a rugalmas szórás e. mágnes. sugárzást a szabad (vagy lazán összekapcsolt) e nach növekedése kísérte a hullámhossz; megfigyelt szóródás a sugárzás rövid hullámhosszú X és g sugárzást. Megnyitotta 1922 Amer. ... ... Fizikai enciklopédia

Compton hatás - nyitott A. Compton (1922) rugalmas szórására, elektromágneses sugárzás kis hullámhosszúságú (X-ray és a gamma-sugárzás), szabad elektron kíséretében növekedése hullámhosszon l. Compton hatása ellentétes a klasszikus elmélet ... ... kollégiumi szótár

Compton effektus - A kvantummechanika határozatlansági elv bevezetése. A matematikai megfogalmazás. Basis ... Wikipedia

Compton hatás - nyitott A. Compton (1922) rugalmas szórására, elektromágneses sugárzás kis hullámhosszúságú (X-ray és a gamma-sugárzás), szabad elektron, növekedése kísérte a hullámhossz λ. Compton hatása ellentétes a klasszikus elmélet ... ... kollégiumi szótár

Compton hatás - (A. H. Compton 1892 1962 Amer fizikus.) Szétszórása elektromágneses sugárzás által szabad vagy gyengén kötött elektronok; K. Oe. Ez okozza a gyengülő röntgen vagy gamma sugárzás áthalad a test szöveteit ... Nagy Medical Dictionary

Compton effektus - nyitott A. Compton (1922) rugalmas szórás PLN. mágnes. Kis hullámhosszú sugárzás (X-ray és gamma-sugárzás) által szabad elektronok, növekedése kíséretében a hullámhossz L. K. Oe. ellentétben a klasszikus. elmélet szerint a raj a ... ... Természetes. kollégiumi szótár

REVERSE Compton effektus - rugalmas szórási fotonok a nagy energiájú elektronok, ami növeli az energia (frekvencia) fotonok (hullámhossz csökkenése) ... Nagy Encyclopedic szótár

inverz Compton hatás - rugalmas szórási fotonok a nagy energiájú elektronok jön, hogy növeljék az energia (frekvencia) fotonok (hullámhossz csökkenés). * * * Compton hatása az inverz Compton hatás HÁTSÓ rugalmas szórási fotonok a nagy energiájú elektronok ... kollégiumi szótár

REVERSE Compton effektus - rugalmas szórási fotonok a nagy energiájú elektronok, ami növeli az energia (frekvencia) fotonok (hullámhossz csökkenése) ... Természetes. kollégiumi szótár