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 = lC (1 - cosJ), где комптоновская длина волны lC = . Для электрона lC = 2.43 10-12 м.
МЕТОДИКА и ПОРЯДОК ИЗМЕРЕНИЙ
Внимательно рассмотрите рисунок.
Зарисуйте необходимое в свой конспект лабораторной работы.