Zjawisko Comptona

Zjawisko Comptona

Zjawisko Comptona w 1923 roku A.H. Compton odkrył, że długość fali promieniowania rentgenowskiego rozproszonego przez grafit zmienia się. Za wyjaśneinie tego zjawiska otrzymał w 1927 roku nagrodę Nobla. Zjawisko to nazwano od jego nazwiska.

Zjawisko to polega na rozpraszaniu kwantów światła, czyli fotonów na swobodnych lub słabo związanych elektronach. O elektronach tych zakłada się, że ich ruch przed rozproszeniem jest na tyle powolny, że można przyjąć ich prędkość jako równą zeru (w przypadku gdy elektron ma pęd większy niż foton mówi się o odwrotnym rozpraszaniu Comptona). Pęd i energię fotonów określają relacje de Broglie’a: p = h / ?, E = h?. Energię elektronu przed zderzeniem określa wzór relatywistyczny na energię spoczynkową, E = m0c2, gdzie m0 jest masą spoczynkową. Energia elektronu po zderzeniu jest dana wzorem E=mc^2=sqrt{p^2c^2+m_0^2c^4}, gdzie m jest masą zależną od prędkości.

Te wzory są podstawą do zapisania zasad zachowania energii i pędu dla procesu zderzenia fotonu z elektronem. W tym zderzeniu foton traci nieco energii, a więc wydłuża się jego długość fali. Jednocześnie foton zmienia swój kierunek ruchu. Kąt jego odchylenia od kierunku pierwotnego oznacza się jako ?. Stąd wynika wzór na zmianę długości fali fotonu:

Deltalambda=frac{h}{m_0c}(1-cos(theta))

co wyraża się też:

?? = ?0(1 ? cos(?))

Gdzie ?0 jest długością fali materii elektronu i nazywana jest długością comptona.

W wiązce światła rozproszonego występują fotony o długości fali ? oraz o długości ? + ?? .

Ten wynik wskazuje, że kąt ugięcia ? nie zależy od toru elektronu. Stosunkowo łatwo jest więc badać długość fali rozproszonego fotonu w funkcji kąta zmiany jego kierunku. Zgodność danych eksperymentalnych z powyższą teorią jest dowodem na słuszność wzorów de Broglie’a, a więc na słuszność koncepcji dualizmu falowo-korpuskularnego.

Źródło: wikipedia.org

hastagi na stronie:

#zjawisko comptona #efekt comptona #zjawiska z h #zjawisko comptopna

Authors

Related posts

Top