Комптън ефект - studopediya

Когато високоенергийни фотони, по-специално за рентгенови лъчи (

0.1 MeV) фотони абсорбция на електрони вещество става малко вероятно. В този случай, взаимодействието на електромагнитно излъчване с веществото се наблюдава разсейване с промени в посоката на разпространение.

През 1923 A.Kompton изучаване на разсейването на рентгенови лъчи на парафин, открих, че дължината на разсеяна радиация е по-голяма от дължината на вълната на падащата радиация. Такъв ефект на увеличаване на дължина на вълната поради разсейване вещество, наречено Compton ефект. Откриване и обяснение на ефекта на квантовата оптика през 1927 е удостоен с Нобелова награда за физика.

Схематично, експерименталната настройка е показана на Фигура Compton. RT-лъчева тръба е монтиран върху въртяща се платформа, която дава възможност за въртене към варира ъгъл рентгеново разсейване, след въвеждане единица целевата лещи в настройката на измерване. Дължината на разсеяна радиация дифракция се определя чрез неговата по-чип. Според дифракция теория под Браг в състояние

при което - разстоянието между атомни равнини на кристала, и - ъгълът на плъзгане на инцидент радиация, имаше силно отражение на разпръснати рентгенова кристала. Ето защо, знаейки параметри кристалната решетка и измерване на ъгъла на висока отражателна ия ред, ние може да се изчисли дължината на рентгенова радиация, разсеяна от мишена.

Апарат за изследване на ефекта на Комптън

Както е установено експериментално Compton разсеяна радиация дължина на вълната е по-дълъг дължина на вълната на падаща радиация, при което промяната на вълната не зависи от материала на лещата, а се определя само от стойността на ъгъла на разсейване. Емпирично Комптън показа, че (6.41.13)

Това съотношение се нарича Compton формула. Постоянното м Compton определена експериментално.

Комптън ефект се отнася до явленията на квантовата оптика, и теория емисия на фотони, обяснява този ефект вследствие на еластичната разсейването на фотон от свободни електрони вещества. Compton формула (6.41.13), в която е следствие от запазването на енергията и инерция в еластичния сблъсък фотона и електрона.

В действителност, в референтната рамка, в която свободното електрона първоначално в покой, законът за запазване на енергията, като се вземат предвид възможните електронни релативистични скорости след удара може да се запише като

при което - маса електрон почивка, - релативистично фактор - електрон скорост след сблъсък с фотон, - честотата на падащото лъчение, - честотата на разсеяна радиация.

Разсейване на фотон от свободен електрон

Разделяне на условията на уравнението (1.60) на. то може да бъде превърнато формата

Имайте предвид, че е законът за запазване на енергията (6.41.14) обяснява Комптън ефект качествено. В действителност, тъй>. от (6.41.14), че> ( <) .

Ние повишаване на лявата и дясната страна на уравнението (6.41.15) на площада:

В еластична сблъсък на фотон с електрон се извършва, както закона за запазване на инерцията, която може да се запише като

Изграждане на векторна диаграма на закона за запазване на инерцията от инерцията на триъгълника, ние откриваме, че

където - ъгълът между инцидента и разсеяна радиация.

Изважда от (6.41.16), изразът (6.41.18):

Изразът (6.41.19) може да бъде трансформиран до:

Увеличаването на членовете на (6.41.20) от 2 и се дели на. получаваме:

Тъй като ние най-накрая получи формула Комптън:

наречен Compton дължина на вълната на частицата, която е масата на покой. Compton дължина на вълната 3.86 # 8729; 10 -13 m.

Сравнете (6.41.22) и (6.41.13) показва отлични резултати съгласието на квантовата радиация теория и експеримент. От тези формули следва, че максималната промяна в дължината на вълната наблюдава за ъгъл на разсейване. и тя е равна на 4,84 # 8729 ;. 10 -12 m оглед на незначителни

стойности на практика се променят в дължина на вълната за разсейване от свободни електрони може да бъде открит само в експериментите с къса дължина на вълната Х-лъчи или гама облъчване.

Трябва да се отбележи, че значителна част от веществото не е свободни електрони и свързан към атоми. Ако енергията на фотон е голяма в сравнение със свързването електронна енергия, разсейването на електрони се появява като в свободна електрон. В противен случай, разпръснати на подвързан електрон, фотонна енергия и импулс се обменя с почти всички атом като цяло. С тази промяна да се изчисли дължината на вълната на разсейване може да се прилага също така (6.41.22), където, обаче, вече се разбира от масата на всички атоми. Тази промяна е толкова малка, че не може на практика да бъде открит експериментално.

В енергия границите от 0.1 до 10 MeV фотони Compton ефект е основният механизъм физически радиация загубата на енергия по време на размножаване му в материала. Следователно, Compton разсейване е широко използван в изследвания на излъчване на атомните ядра. Той е в основата на принципа на действие на някои гама лъчи спектрометри.

въпроси за контрол за самостоятелно студенти:

1. Външен фотоефект и неговите закони.

2. Айнщайн уравнение за външния фотоефект.

3. Какво е фотон? Масата и инерцията на фотона. лек натиск.

4. Вътрешният фотоелектричния ефект.

5. Valve фотоелектричния ефект.

6. Wave частица двойствеността на светлината.

7. Комптън ефект.