Полезное:
Как сделать разговор полезным и приятным
Как сделать объемную звезду своими руками
Как сделать то, что делать не хочется?
Как сделать погремушку
Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами
Как сделать идею коммерческой
Как сделать хорошую растяжку ног?
Как сделать наш разум здоровым?
Как сделать, чтобы люди обманывали меньше
Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили?
Как сделать лучше себе и другим людям
Как сделать свидание интересным?
Категории:
АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника
Эффект Комптона. Рассеяние электромагнитного излучения на свободных или слабосвязанных электронах, при котором отдельный фотон в результате упругого соударения с электроном
|
|
Рассеяние электромагнитного излучения на свободных или слабосвязанных электронах, при котором отдельный фотон в результате упругого соударения с электроном передает ему часть своего импульса и энергии, называется эффектом Комптона (впервые наблюдался в 1923 г.) Эффект Комптона показывает, что фотоны, несмотря на волновую природу, ведут себя как частицы и способны к взаимодействию с другими частицами по принципу, напоминающему удар упругих шаров.
Падающий фотон, обладающий энергией hν (рис. 163), в результате соударения часть своей энергии передает электрону и превращается в другой фотон с энергией hν', который движется под углом Θ к первоначальному направлению движения фотона.
|
| Рис. 163 |
По закону сохранения энергии сумма начальной энергии фотона hν и энергии покоящегося электрона Е0 = m0c2 должна быть равна сумме энергии рассеянного фотона hν' и полной энергии электрона после соударения
hν + m0c2 = hν' + mc2, где 
.
В процессе соударения электрона и фотона выполняется еще и закон сохранения импульса
р + р Э = р ' + р 'Э,
р и р Э – начальные импульсы фотона и электрона, р ' и р 'Э – их импульсы после рассеяния.
Будем считать, что начальная скорость электрона была равна нулю. Тогда р Э = 0. Импульс фотона р = 
. После подстановки этого значения получим
, (1)
где h – постоянная Планка; ν и ν' – частоты падающего и рассеянного
|
| Рис. 164 |
Из векторной диаграммы импульсов (рис. 164) следует:
. (2)
Решая совместно уравнения 1 и 2 с учетом того, что 
,
получим: 
или
.
Учитывая, что 
, и сократив на с, получим
.
Величина 
называется комптоновской длиной волны электрона. Как видно, изменение длины волны в эффекте Комптона зависит от угла рассеяния Θ. Наибольшее изменение длины волны Δλ будет при угле рассеяния Θ = 1800, т.е. при зеркальном отражении фотона, а минимальное при малых углах рассеяния. Комптоновское рассеяние наблюдается и на других частицах – протонах, атомах, ядрах и др. При рассеянии фотонов на электронах, связь которых с атомом велика, обмен энергией и импульсом происходит с атомом как целым. Поскольку масса атома намного превосходит массу электрона, то длина волны λ' рассеянного на атоме излучения практически не отличается от длины волны λ падающего излучения.
Кинетическая энергия электрона отдачи (после взаимодействия с фотоном) будет равна
или
.
Электрон отдачи достигает максимальной энергии при Θ = π, т.е. когда фотон рассеивается в противоположном направлении
.
Поглощение фотона свободным электроном невозможно, т.к. такой процесс противоречит законам сохранения энергии и импульса.
, где 
.
Эти два соотношения совместны только при υ= 0.
Date: 2015-05-17; view: 1891; Нарушение авторских прав