ЭФФЕКТ КОМПТОНА

Ознакомьтесь с теорией в конспекте и учебнике (Савельев, т.3, §12, §28). Запустите программу. Выберите «Квантовая физика», «Комптоновское рассеяние». Нажмите вверху внутреннего окна кнопку с изображением страницы. Прочитайте краткие теоретические сведения. Необходимое запишите в свой конспект. (Если вы забыли, как работать с системой компьютерного моделирования, прочитайте ВВЕДЕНИЕ стр.5 еще раз).

ЦЕЛЬ РАБОТЫ:

* Знакомство с моделями электромагнитного излучения и их использованием при анализе процесса рассеяния рентгеновского излучения на веществе.

* Экспериментальное подтверждение закономерностей эффекта Комптона.

* Экспериментальное определение комптоновской длины волны электрона.

КРАТКАЯ ТЕОРИЯ:

МОДЕЛИ электромагнитного излучения (ЭМИ):

луч – линия распространения ЭМИ (геометрическая оптика)

волна – гармоническая волна, имеющая амплитуду и определенную длину волны или частоту (волновая оптика),

поток частиц (фотонов) используется в квантовой оптике и для объяснения многих эффектов, на которых основана квантовая теория строения вещества.

Характеристики всех моделей связаны друг с другом.

 

ЭФФЕКТОМ КОМПТОНА называется появление рассеянного излучения с большей длиной волны при облучении вещества монохроматическим рентгеновским излучением.

РЕНТГЕНОВСКИМ называется электромагнитное излучение, которое можно моделировать с помощью электромагнитной волны с длиной от 10^-8 до 10^-12 м, или с помощью потока фотонов с энергией от 100 эВ до 10⁶ эВ.

Первая модель применяется для описания рентгеновского излучения, распространяющегося от источника до вещества. Оно представляется, как монохроматическая волна с длиной l.

Волновая модель применяется и для описания рассеянного под углом J рентгеновского излучения, идущего от вещества (КР) до регистрирующего устройства (рентгеновского спектрометра РС).

 

J

КР

рентгеновская трубка

диафрагмы

РС

рассеянное излучение

прошедшее излучение

 

 

Рассмотрим процесс столкновения падающего рентгеновского фотона (энергия w, импульс ) с покоящимся электроном вещества. Энергия электрона до столкновения равна его энергии покоя mc², где m – масса покоя электрона. Импульс электрона равен 0.

После столкновения электрон будет обладать импульсом и энергией, равной . Энергия фотона станет равной w’ , а импульс ’.

Из закона сохранения импульса и энергии вытекают два равенства

 

w + mc² = w’ + и = + ’.

Разделив первое равенство на второе, возведя в квадрат и проведя некоторые преобразования (см.учебник (3) стр.45), получим формулу Комптона

 

Dl = l’ - l = l_C (1 - cosJ), где комптоновская длина волны l_C = . Для электрона l_C = 2.43 10^-12 м.

 

МЕТОДИКА и ПОРЯДОК ИЗМЕРЕНИЙ

Внимательно рассмотрите рисунок.

 

Зарисуйте необходимое в свой конспект лабораторной работы.