АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция

Эффект Комптона. Наиболее ярко и полно корпускулярные свойства света проявляются в эффекте Комптона

Читайте также:
  1. A) эффективное распределение ресурсов
  2. I. Методические основы оценки эффективности инвестиционных проектов
  3. I. Психологические условия эффективности боевой подготовки.
  4. II. Показатели эффективности инвестиционных проектов
  5. III. По тепловому эффекту
  6. V3: Фотоэффект
  7. V3: Эффект Комптона
  8. VI. Педагогические технологии на основе эффективности управления и организации учебного процесса
  9. А затем дважды в неделю в течение 2 мес.) является достаточно эффективной дополнительной терапией в
  10. Абсолютные и относительные показатели эффективности деятельности П в целом, их расчет.
  11. Автоматизированное рабочее место (АРМ) специалиста. Повышение эффективности деятельности специалистов с помощью АРМов
  12. Анализ активов организации и оценка эффективности их использования.

Наиболее ярко и полно корпускулярные свойства света проявляются в эффекте Комптона. Американский физик А. Комптон, исследуя рассеяние монохроматических рентгеновских лучей веществами с не очень большими атомными номерами (например, бором или графитом), обнаружил, что в составе рассеянного излучения наряду с излучением первоначальной длины волны l наблюдается также излучение более длинных волн l'. С точки зрения волновой оптики это выглядело так же странно, как если бы человек в синем свитере, посмотрев в зеркало, увидел себя одетым в красное. Но именно в подобном «покраснении» суть наблюдавшегося эффекта, который получил простое объяснение в рамках концепции фотонов: из-за закона сохранения часть фотонного импульса передается электрону, энергия фотона уменьшается и, следовательно, уменьшается его частота, то есть фотон «краснеет».

Опыты показали, что разность

не зависит от длины волны l падающего излучения и природы рассеивающего вещества, а определяется только углом рассеяния q между направлениями рассеянного излучения и первичного пучка:

  (2.10)

где l' - длина волны рассеянного излучения, т - масса покоя электрона, h - постоянная Планка, с - скорость света в вакууме.

В легких веществах, с которыми производились опыты Комптона, энергия связи электрона с атомом мала по сравнению с энергией, передаваемой ему рентгеновским квантом при столкновении, то есть в легких атомах энергией связи электрона внутри атома можно пренебречь и считать все электроны свободными.

Рассмотрим столкновение фотона со свободным электроном, применяя законы сохранения энергии и импульса как для соударения упругих шаров (рис. 2.7).


Рис. 2.7. Эффект Комптона как упругое столкновение фотона с электроном

Фотон с энергией hw и импульсом hk (k=w/с) падает на первоначально покоящийся свободный электрон (ре=0). Энергия электрона до столкновения равна тс2 (т - масса электрона). После столкновения электрон в результате отдачи будет обладать импульсом р и энергией

Энергия и импульс фотона после рассеяния изменятся и станут равными hw' и р'=hk'. Запишем законы сохранения энергии и импульса:

  (2.11)

Учитывая, что k=w/с, перепишем закон сохранения энергии в виде



  (2.12)

или

  (2.13)

Уравнение закона сохранения импульса после возведения в квадрат дает

  (2.14)

Приравнивая правые части полученных соотношений (2.13) и (2.14), находим

  (2.15)

то есть

  (2.16)

Длина волны фотона связана с волновым числом (2p/k=l), поэтому

  (2.17)

где величина

называется комптоновской длиной волны частицы с массой т (в данном случае - электрона). Величину

также называют комптоновской длиной волны электрона, так что мы будем их различать по обозначениям.

Эксперименты показывают, что в составе рассеянного излучения присутствует несмещенная линия (излучение с первоначальной длиной волны), что можно объяснить следующим образом. Величина смещения Dl, как мы убедились, когда рассмотрели рассеяние фотона на свободном электроне, обратно пропорциональна его массе. Однако фотон может обмениваться энергией и импульсом с атомом в целом. Так как масса атома велика по сравнению с массой электрона, то атому передается ничтожно малая доля энергии фотона. Поэтому в этом случае длина волны l' рассеянного излучения практически не будет отличаться от длины волны l падающего излучения.


 


1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 | 31 | 32 | 33 | 34 | 35 | 36 | 37 | 38 | 39 | 40 | 41 | 42 | 43 | 44 | 45 | 46 | 47 | 48 | 49 |


При использовании материала, поставите ссылку на Студалл.Орг (0.008 сек.)