Комптън ефект - това

Compton ефект, еластично разсейване на електромагнитно лъчение от свободни електрони, придружени от увеличаване на дължина на вълната; наблюдава в разсейването на излъчването на къси дължини на вълните - (. Виж гама радиация) рентгенови и гама радиация. В К. Ое. за първи път в своята цялост се появи корпускулярни свойства на радиация.

К. Ое. открит през 1922 г. от американския физик А. Комптън ома, който е открил, че разпръснати рентгена в восъкът имат по-голям от дължината на вълната на инцидента. Класическата теория не може да обясни такава промяна на дължината на вълната. Действително, съгласно класическата електродинамика (Вж. Електродинамика), под действието на периодична електрическо поле на електромагнитното (светлина) вълни електрон трябва да осцилира с честота равна на областта, и следователно излъчват вторични (разпръснати) вълни на същата честота. По този начин, в "класически" разсейване (теорията на която бе дадено от английския физик Джон. Джон. Thomson-то и затова е по-нататък "Томсън") дължина на вълната на светлината, не се променя.

Оригиналният теорията К. Ое. въз основа на квантовата концепция е даден от A. Compton и независимо от P. Debye (Вж. Debye). Според квантовата теория на светлината вълна представлява поток от светлина кванти - фотони. Всяка фотон има определена енергия Eγ = hυ = HCl λ и пулса pγ = (ч / λ) п, където λ - дължина на вълната на падаща светлина (υ - честотата), с - скоростта на светлината, з - константата на Планк и п - единица вектор по посока на вълната (индексът средна фотон). К. Ое. в квантовата теория тя се появява като еластична сблъсък на две частици - фотона на инцидент и електрон в покой. Във всеки сблъсък събитие спазени законите на запазване на енергията и инерция. Photon сблъскал с електрона преминава част от своята енергия и импулс променя посоката на движение (дифузна); намаляване на енергията на фотон, и означава увеличаване на дължината на вълната на разсеяна светлина. Електрон-рано летаргичен, получава от фотонна енергия и инерция и започва да се движи - на тестове. Посоката на движение на частиците след сблъсъка, както и тяхната енергия определя от законите на икономия на енергия и скорост (фиг. 1).

Едновременно разтвор от уравнения, експресиращи равенството на общата енергия и общата инерция на частиците преди и след сблъсъка (приемайки, че електрон останалата преди удара) дава за срязване дължина на вълната на светлина Δλ Compton формула:

Когато λ '- дължина на разсеяна светлина дължина на вълната, θ - ъгъл на разсейване на фотон и λ0 = Н / MC = 2,426 ∙ 10 -10 cm = 0.024 Е - т.нар Compton дължина на вълната (m - електронен маса). От формула Compton следва, че дължината на вълната смени Δλ е независим от най падаща светлина λ дължина на вълната. Тя се определя само от фотон разсейване ъгъл θ и максимума на θ = 180 °, т.е. обратно разпръскване: ... Δλ макс = 2 λ0.

От същите уравнения могат да бъдат използвани, за да се получи израз за Ее откат електронна енергия ( "Комптън" електрони) в зависимост от ъгъла на своя φ отпътуване. На графично показва зависимостта на фотон енергия разпръснати от ъгълът на разсейване, както и свързани с нея Ее зависимостта от φ. Фигурата показва, че електроните възвратната винаги имат компонент скорост в посока на фотона на инцидент (т. Е. Φ е по-малко от 90 °).

Опитът е потвърдил всички теоретични предсказания. Така експериментално доказва правилността на еритроцитите теория на механизма на С д. и по този начин точността на допускания на квантовата теория.

В реални експерименти върху разсейване фотоните, електрони не са свободно съединение, и свързани в атоми. Ако фотоните имат висока енергия в сравнение със свързващата енергия на електроните в атома (рентгенови фотони и γ-лъчение), така че електроните изпитват силно въздействие, които се откъснат от атом. В този случай, разсейваща фотон се случва като свободни електрони. Ако енергията на фотон е достатъчно, за да се екстрахира електрон от атом, тогава фотонна енергия и импулс се обменя с атом като цяло. Тъй атомното тегло е много висока (в сравнение с еквивалентното тегло на фотона равен, съгласно теорията на относителността (Виж теория на относителността), Eγ / и 2.), въздействието е почти отсъства; така разсейване на фотон става без промяна на енергия, който е, без да се променя дължината на вълната (както се казва последователно). Тежките атоми са слабо свързани само периферни електрони (за разлика от електрони пълнене вътрешната обвивка на атома) и следователно в спектъра на разсеяна радиация присъства като офсет, на Compton линия от разсейване на периферните електрони и не компенсира, последователен ред на разсейване атом като цяло , С увеличаването на атомен номер (това е ядрен заряд) на свързващата енергия на увеличенията на електрони и относителната интензивност на линията Compton попада и последователна връзка - увеличава.

Движението на електрони в атома води до разширяване на линиите на Комптън разсеяна радиация. Това е така, защото електроните, които се движат на падащата светлина дължина на вълната изглежда малко модифицирани, количеството на промяна зависи от големината и посоката на електрон скорост (вж. Ефектът на Доплер). Внимателното измерване на разпределението на интензитета в линията Compton, отразяващ разпределението на електроните разсейване материал скорост, потвърди правилността на квантовата теория, че електроните се подчиняват Ферми - Дирак статистика (виж Ферми -. Статистика Дирак).

Смятан опростена К. електронна теория. Тя не позволява изчисляване на всички характеристики на разсейването Комптън, по-специално на интензитета на разсейване на фотони под различни ъгли. Пълна теория К. Ое. Тя дава квантовата електродинамика. Интензитетът на Compton разсейване зависи от ъгъла на разсейване и от дължината на вълната на падащата радиация. Ъгловото разпределение на разпръснати фотони наблюдава асиметрия: повече фотони, разпръснати в посока напред, с тази асиметрия се увеличава с енергията на случайните фотони. Общият интензитета на разсейване Compton намалява с увеличаване на първичен фотонна енергия; Това означава, че вероятността от Compton разсейване на фотон преминава през вещество с енергия намалява. Тази зависимост от интензитета на Eγ определя къде K д. сред други реакции на взаимодействие на излъчване с веществото отговаря на загубата на енергия на фотоните в участъка чрез вещество. Например, в резултата (в гама радиация статия) К. напр. Тя дава основен принос за енергийната загуба на фотони при енергии от 1-10 MeV (по-лек елемент - алуминий - този диапазон е 0.1-30 MeV); под тази зона се конкурира фотоелектричния ефект, както и по-висока - (. виж унищожение и чифт) двойка.

Compton разсейване се използва широко в изследователски ядра гама-радиация, и е в основата на принципа на действие на някои гама-спектрометър с.

К. Ое. възможно не само от електрони, но и на други заредени частици, като протони, но поради големия масата на протона връща си забележим само в разсейване на фотони на много висока енергия.

Двойна К. Ое. - образуване на две разпръснати фотони вместо първичен когато е разпръснат от свободен електрон. Наличието на такъв процес следва от квантовата електродинамика; се наблюдава за първи път през 1952 г. Вероятността е около 100 пъти по-малко от това на конвенционалните К. Ое.

Обратен Комптън ефект. Ако електрони, които се разпръснати електромагнитно лъчение са относителни (т.е. движи със скорост близо до скоростта на светлината), при дължина на вълната еластично разсейване се намалява, т.е. фотоните на енергия (и моментни) ще се увеличи поради енергията (и инерцията ) електрони. Това явление се нарича обратна К. Ое. Обратните К. Ое. често се използва за обяснение на механизма на пространство радиационни източници лъчи, рентгенови образуване компонент на фоновото излъчване галактически, преобразуване на плазмените вълни в електромагнитна вълна на висока честота.

Lit:. М. Борн и Атомна физика, Акад. от английски език. 3rd Ed. М. 1970; W. Heitler квантовата теория на радиация, [транс. от английски.], М. 1956.

Фиг. 1. еластична сблъсъка на един фотон и електрон в ефекта на Комптън. Преди сблъсъка на електрони останалите; pν и pν "- инцидент и разпръснати фотони - откат инерция (ν

- неговата скорост), фотон разсейване, θ - ъгълът на емисиите на въздействието на електрони от посоката на фотона на инцидент.

Фиг. 2. зависимостта на разсеяна фотонна енергия Е "у на θ ъгъл на разсейване (само за удобство показва горната половина на симетрична крива) и откат електронна енергия на ее Ф е ъгъл на емисиите (долната половина на кривата). Количества, отнасящи се до един-единствен акт на разсейване, обозначен със същите цифри. Вектори, проведени от точка О в която сблъсъка настъпили Eγ фотонна енергия с електрон в покой, в съответните точки на тези криви представляват състоянието на частиците след дисперсия: векторни стойности дават частици, и ъглите, образувани от вектори с посоката на фотона падащата се определя ъгъл разсейване θ ъгъл емисия на фотони и откат електрон Ф е. (Фигура се изтегля за случая на разсейване "твърди" рентгенови лъчи с дължина на вълната HC / Eγ = λ0 = 0024Å,

Фиг. 3. парцел общия интензитет на Compton разсейване σ Eγ фотонна енергия (в единици на пълен интензитет класически разсейване.); Стрелката показва енергията, при която започва създаването на електрон-позитрон двойки.

Голяма съветска енциклопедия. - М. съветски енциклопедия. 1969-1978.

Вижте това, което "Комптън ефект" в други речници:

Compton ефект - (Compton ефект) еластичният разсейване напр. магнит. излъчване на свободен (или свободно свързан) д Nach на придружено от увеличаване на дължина на вълната; наблюдава в разсейването на излъчването на къси дължини на вълните на X и г радиация. Отворен през 1922 г., Амер. ... ... Физическо енциклопедия

Compton ефект - отворен A. Compton (1922) еластичен разсейване на електромагнитно излъчване на малки дължини на вълната (X-лъчи и гама радиация), свободен електрон, придружени от увеличаване на дължина на вълната л. Комптън ефект е в противоречие с класическата теория, ... ... академично издание на речника

Комптън ефект - квантовата механика несигурност принцип Въведение. Математическият състава. Основа ... Wikipedia

Compton ефект - отворен A. Compton (1922) еластичен разсейване на електромагнитно излъчване на малки дължини на вълната (X-лъчи и гама радиация), свободен електрон, придружени от увеличаване на ДълЖината на вълната. Комптън ефект е в противоречие с класическата теория, ... ... академично издание на речника

Compton ефект - (A. H. Compton, 1892 1962, Amer физика.) Разсейване на електромагнитно лъчение от свободни или слабо свързани електрони; К. Ое. Той причинява отслабване на рентгенови или гама радиация, тъй като преминава през тъканта на тялото ... Голям Medical Dictionary

Комптън ефект - отворен А. Комптън (1922) еластично разсейване PLN. магнит. Малък радиация дължина на вълната (X-лъчи и гама лъчи) от свободни електрони, придружено с увеличаване на дължината на вълната L. К. Ое. в противоречие с класическата. теория, според рояка с ... ... Natural. Collegiate речника

ОБРАТНА Комптън ефект - еластичен разсейване на фотони във високите енергийни електрони, което води до увеличаване на енергията (честота) фотоните (намаляване на дължината на вълната) ... Голям тълковен речник

обратен Compton ефект - еластично разсейване на фотони в високите енергийни електрони, идващи за увеличаване на енергията (честота) фотони (намаление дължина на вълната). * * * Комптън ефект обратния ефект Комптън ЗАДНИ еластична разсейване на фотони във високите енергийни електрони ... Collegiate Dictionary

REVERSE Compton ефект - еластично разсейване на фотони в високите енергийни електрони, което води до увеличаване на енергията (честота) фотони (намаление дължина на вълната) ... Природен. Collegiate речника