Эффект Комптона

В 1923 г. американский физик Комптон исследовал рассеяние рентгеновских лучей (длина волны которых λ не превышает 100 нм) «легкими» веществами (графит, парафин и т. д.). Анализируя рассеянное излучение с помощью спектрометра, он обнаружил, что это излучение содержит, кроме линии первичного излучения с длиной волны λ, другую линию с большей длиной волны . Оказалось, что в данных условиях опыта (маленькая λ и небольшая атомная масса вещества) разность не зависит от λ и природы вещества, но увеличивается по мере возрастания угла рассеяния по закону

(78.1)

(угол рассеяния — это угол между направлениями первичного и рассеянного излучений).

Классическая электродинамика не могла объяснить это явление, названное эффектом Комптона. Согласно ей, при рассеянии электромагнитного излучения веществом рассеянное излучение должно иметь ту же длину волны, что и первичное излучение.

В то же время эффект Комптона легко интерпретируется как упругое соударение между фотоном и электроном. При этом соударении первичный фотон с энергией h ν передает часть своей энергии E _э электрону вещества, называемому электроном отдачи. Рассеянный фотон имеет энергию , а следовательно, и частоту , меньшую, чем первичный фотон.

Решая совместно уравнения, выражающие законы сохранения энергии и импульса:

получаем соотношение (78.1), экспериментально полученное Комптоном.

Пример 78.1. Фотон с энергией h ν = 0,75 МэВ рассеялся на свободном электроне под углом . Определить энергию рассеянного фотона.

Дано:   h ν = 0,75 МэВ	Решение .
–?

Ответ:

Пример 78.2. Рентгеновские лучи с длиной волны λ = 20 пм испытывают комптоновское рассеяние под углом . Найти энергию E _э электрона отдачи.

Дано:   λ = 20 пм	Решение
E э –?

Ответ:

Поиск по сайту: