efect Compton - studopediya

Când fotoni de mare energie, în special pentru radiația cu raze X (

0,1 MeV) absorbția fotonilor substanței electroni devine improbabilă. În acest caz, interacțiunea radiațiilor electromagnetice cu materia se observă împrăștierea cu schimbări în direcția de propagare.

În 1923 A.Kompton studierea împrăștierea de raze X pe parafină, am constatat că lungimea radiației împrăștiate este mai mare decât lungimea de undă a radiației incidente. Un astfel de efect de creștere a lungimii de undă datorită substanței sale împrăștiere numit efect Compton. Deschiderea și explicarea efectului opticii cuantice în anul 1927 a primit Premiul Nobel pentru Fizică.

Schematic, montajul experimental este prezentat în Figura Compton. tub RT-ray este montat pe o platformă rotativă, care permite rotirea acestuia să varieze unghiul imprastiere de raze X, după intrarea în unitatea țintă lentile în configurare de măsurare. Lungimea difracția radiației împrăștiate a fost determinată prin utilizarea acesteia pe cip. Conform teoriei de difracție în condiții Bragg

în care: - distanța dintre planurile atomice ale cristalului și - unghiul de alunecare de radiații incidente, a existat o puternică reflectare a cristalului de raze X împrăștiate. De aceea, cunoscând parametrii rețelei cristaline și măsurarea unghiului de reflexie a ridicat th ordine, putem calcula lungimea radiației de raze X împrăștiate de o țintă.

Aparat pentru studiul efectului Compton

Așa cum sa stabilit experimental Compton împrăștiate lungimea de undă a fost lungime de undă mai mare de radiații incidente, în care variația de lungime de undă, nu depinde de materialul lentilei, ci determinat numai prin valoarea unghiului de imprastiere. Empiric Compton a arătat că (6.41.13)

Acest raport se numește formula Compton. Constantă m Compton determinat experimental.

efect Compton se referă la fenomenele de optica cuantică și teoria emisiei de fotoni explica acest efect, ca urmare a împrăștierii elastice a unui foton cu o substanță de electroni liberi. Compton Formula (6.41.13) în care este o consecință a conservării energiei și impulsului în coliziune elastic foton si electron.

Într-adevăr, în cadrul de referință în care electronul liber inițial în repaus, legea de conservare a energiei, luând în considerare posibilele electroni vitezele relativiste după impact poate fi scris ca

în care - masa de repaus de electroni, - factorul relativist - viteza de electroni după coliziune cu un foton, - frecvența radiației incidente, - frecvența radiației împrăștiate.

Scattering unui foton cu un electron liber

Divizarea termenii ecuației (1.60) pe. ea poate fi convertită în forma

Rețineți că este legea de conservare a energiei (6.41.14) explică efectul Compton calitativ. Într-adevăr, din moment ce>. din (6.41.14), care> ( <) .

Am ridica partea stângă și dreaptă a ecuației (6.41.15), în pătrat:

Într-o coliziune elastică a unui foton cu un electron se face ca legea conservării impulsului, care poate fi scrisă ca

Construirea o diagramă vectorială a legii conservării impulsului de impulsul de triunghi, constatăm că

în cazul în care - unghiul dintre incident și radiația împrăștiată.

Scădeți din (6.41.16), expresia (6.41.18):

Expresia (6.41.19) pot fi transformate în:

Multiplicarea membrii (6.41.20) de 2 și împărțită. obținem:

Din moment ce obținem în final formula Compton:

numita Compton lungime de undă a particulei, care este masa de repaus. Compton lungime de undă 3,86 # 8729; 10 -13 m.

Compara (6.41.22) și (6.41.13) prezintă constatările excelente acord al teoriei cuantice radiații și experiment. Din aceste formule rezultă că variația maximă în lungime de undă observată pentru unghiul de împrăștiere. și este egal cu 4,84 # 8729 ;. 10 -12 m în vederea micimea

Valorile schimba practic în lungime de undă pentru împrăștierea de electroni liberi pot fi detectate numai în experimentele cu lungime de undă scurtă cu raze X sau radiații gamma.

Trebuie remarcat faptul că o parte considerabilă a substanței nu este electroni liberi și legați de atomi. Dacă energia fotonilor este mare în comparație cu energia de legătură a electronilor, împrăștierea de electroni are loc, cum ar fi într-un electron liber. În caz contrar, împrăștiate pe un electron legat, energia fotonica si impuls este schimbat cu aproape toate atom ca un întreg. Cu o astfel de schimbare pentru a calcula lungimea de undă de imprastiere poate aplica, de asemenea (6.41.22) în care, totuși, să fie deja înțeles de masa tuturor atomilor. Această schimbare este atât de mică încât nu poate fi detectată, practic, experimental.

În intervalul energetic de la 0,1 la 10 fotoni MeV efect Compton este pierderea de bază fizică radiații de energie mecanism în timpul propagării sale în material. De aceea, Compton este utilizat pe scară largă în studiile de radiație a nucleelor ​​atomice. Este baza principiului acțiunii unor spectrometre de raze gamma.

întrebări de control pentru auto-studenți:

1. extern efect fotoelectric și legile sale.

2. Ecuația Einstein pentru PhotoEffect extern.

3. Ce este un foton? Masa și impulsul fotonului. lumină de presiune.

4. Efectul fotoelectric intern.

5. Valve efect fotoelectric.

6. dualitatea undă-particulă de lumină.

7. Efectul Compton.