Голяма съветска енциклопедия - Комптън ефект
Комптън ефект
Комптън ефект. 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 - рентгенов 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, 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, под действието на периодична електрическо поле на електромагнитното (светлина) вълни електрон трябва да осцилира с честота равна на терена и. Следователно излъчват вторични (разпръснати) вълни на същата честота. По този начин, в "класически" разсейване (теорията на която беше дадена от физик английски Джон. Джон. Томсън и затова е по-нататък "Томсън") дължина на вълната на светлината, не се променя. Оригиналният теорията К. Ое. въз основа на квантовата понятия е дадено от A. Compton и независимо от P. Debye. Според квантовата теория на светлината вълна представлява поток от светлина кванти - фотони. Всяка фотон има определена енергия E г = HU = hcll и пулса PG = (H / L) п, където L - дължина на падаща светлина вълна (ф - 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), добиви за дължината промяна на светлинна вълна Dl формула Compton: Dl = L '- L = ето (1-защото J ). Тук L '- дължина на разсеяна светлина дължина на вълната, J - ъгълът фотон разсейване, и L0 = Н / MC = 2426 · 10-10sm = 0.024 Е - т.нар Compton дължина на вълната (m - електронен маса). От формула Комптън следва, че промяната на дължината на вълната Dl не зависи от продължителността на повечето от падащата светлина л. Тя се определя само от ъгъл фотон разсейване J и J = максимална при 180 °, т.е. обратно разпръскване: .. Dl макс. = 2l0. От същите уравнения могат да бъдат използвани, за да се получи израз за енергията Ее на въздействието на електрони ( "Комптън" електрони) в зависимост от ъгъла на неговия полет й. На показва графично зависимостта на фотонна енергия разпръснати от ъгъл на разсейване J, и свързани с него зависимост Ее й. Фигурата показва, че електроните възвратната винаги имат компонент скорост в посока на фотона на инцидент (т. Е. J не надвишава 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 (фотони и грам-лъчи), 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, например / с2), изходът е практически 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 интензивност в рамките на линията Комптън, което отразява разпределението на електроните разсейване материали скорост, потвърждава правилността на квантовата теория, че електроните се подчиняват на Ферми - Дирак статистиката. 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. и тази асиметрия 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 материала. намаляване на неговата енергия. Тази зависимост от интензивността на например определя мястото на К. Ое. сред други ефекти на взаимодействието на излъчване с веществото, отговорен за загубата на фотонна енергия по време на тяхното преминаване през веществото. Например, в резултата (в гама радиация статия) К. напр. дава основен принос за енергия загубата на фотони при енергии на 1-10 MeV (в запалка елемент - алуминий - този диапазон е 0.1-30 MeV); под тази зона се конкурира фотоелектричния ефект. и по - двойката (виж унищожение и двойка.). Compton разсейване е широко използван в изследвания на грам-излъчване на ядрата, и е в основата на принципа на действие на някои гама лъчи спектрометри. 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, който е разпръснат електромагнитно излъчване. се релативистично (т.е. движи със скорост близо до скоростта на светлината), при дължина на вълната еластично разсейване се намалява, т.е. енергия (и инерция) фотони ще се увеличи поради енергията (и инерцията) на електрони. Това явление се нарича обратна К. Ое. Обратните К. Ое. често се използва за обяснение на механизма на излъчване на космически източници рентгенови, формирането на PHONO на рентгенови компоненти
Vågå галактически радиация, трансформация на плазмените вълни в електромагнитна вълна на висока честота. Литература Роден, М. атомна физика, Acad. от английски език. 3rd Ed. М. 1970; W. Heitler квантовата теория на радиация, транс. от английски език. М. 1956 V. P. Павлов.
отворен A. Compton (1922) еластичен разсейване на електромагнитно излъчване на малки дължини на вълната (X-лъчи и гама-радиация), свободен електрон, придружено от увеличаване на дължина на вълната л. Комптън ефект е в противоречие с класическата теория, според която по такъв разсейване на л не трябва да се променя. Compton ефект потвърди правилността на квантовата концепции за електромагнитно излъчване като поток от фотони, и може да се счита като еластичен сблъсък на две "частици" - фотони и електрони, в която фотона предава електрон на тяхната енергия (и скорост), като по този начин неговата честота намалява и л увеличение ,
Голям тълковен речник