рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

ЭФФЕКТ КОМПТОНА

ЭФФЕКТ КОМПТОНА - Методические Указания, раздел Физика, Виртуальный физический практикум В Конце Xvii Века Почти Одновременно Возникли Две Теории О Природе Света. Нью...

В конце XVII века почти одновременно возникли две теории о природе света. Ньютон предложил теорию истечения, согласно которой свет представляет собой поток световых частиц (корпускул), летящих от светящегося тела по прямолинейным траекториям. Гюйгенс выдвинул волновую теорию, в которой свет рассматривался как упругая волна, распространяющаяся в мировом эфире.

Наиболее полно корпускулярные свойства света проявляются в эффекте Комптона. Американский физик А. Комптон, исследуя в 1923 г. рассеяние монохроматического рентгеновского излучения веществами с легкими атомами (парафин, бор), обнаружил, что в составе рассеянного излучения наряду с излучением первоначальной длины волны наблюдается также излучение более длинных волн. Опыты показали, что разность Dl=l'-l не зависит от длины волны l падающего излучения и природы рассеивающего вещества, а определяется только величиной угла рассеяния q:

Dl = l' - l = 2lC sin2(q/2), (1)

где l' — длина волны рассеянного излучения, lCкомптоновская длина волны,(при рассеянии фотона на электроне lC= 2,426 пм).

Эффектом Комптонаназывается упругое рассеяние коротковолнового электромагнитного излучения (рентгеновского и g-излучений) на свободных (или слабосвязанных) электронах вещества, сопровождающееся увеличением длины волны.

Объяснение эффекта Комптона дано на основе квантовых представлений о природе электромагнитных волн. Если считать, как это делает квантовая теория, что излучение представляет собой поток фотонов, то эффект Комптона - результат упругого столкновения рентгеновских фотонов со свободными электронами вещества (для легких атомов электроны слабо связаны с ядрами атомов, поэтому их в первом приближении можно считать свободными). В процессе этого столкновения фотон передает электрону часть своих энергии и импульса в соответствии с законами их сохранения.

Рисунок 1

Рассмотрим упругое столкновение двух частиц (рисунок 1) — налетающего фотона, обладающего импульсом pg=hn/c и энергией eg=hn, с покоящимся свободным электроном (энергия покоя W0 = m0c2; m0—масса покоя электрона). Фотон, столкнувшись с электроном, передает ему часть своей энергии и импульса и изменяет направление движения (рассеивается). Уменьшение энергии фотона означает увеличение длины волны рассеянного излучения. Пусть импульс и энергия рассеянного фотона равны p'g=hn'/c и e'g=hn'. Электрон, ранее покоившийся, приобретает импульс pe=mv, энергию W=mc2 и приходит в движение — испытывает отдачу. При каждом таком столкновении выполняются законы сохранения энергии и импульса.

Согласно закону сохранения энергии,

, (2)

где .

Согласно закону сохранения импульса,

k = mv + k,(3)

где .

Разделив первое уравнение на с, можно привести его к виду:

mc = m0c + (k - k’) . (4)

Возведение этого уравнения в квадрат дает:

(mc)2 =( m0c)2 + (k)2 +(k’)2 - 2(k)(k’)+2m0c(k - k’). (5)

Из рисунка 1 следует, что

(6)

Вычтя уравнение (6) из уравнения (5), получим:

m2 (c2 –v2) = m02c2 - 22kk’(1-cos)+2m0c(k - k’). (7)

Можно убедиться, что m2(c2 –v2) = m02c2, и тогда все приходит к равенству:

m0c(k - k’) = kk’(1-cos). (8)

Умножив равенство на 2и разделив на m0ckk’ и, учтя, что 2/k = l, получим формулу:

. (9)

Выражение (9) есть не что иное, как полученная экспериментально Комптоном формула (1). Подстановка в нее значений h, m0 и с дает комптоновскую длину волны электрона lC =h/(m0c)=2,426 пм.

Наличие в составе рассеянного излучения «несмещенной» линии (излучения первоначальной длины волны) можно объяснить следующим образом. При рассмотрении механизма рассеяния предполагалось, что фотон соударяется лишь со свободным электроном. Однако если электрон сильно связан с атомом, как это имеет место для внутренних электронов (особенно в тяжелых атомах), то фотон обменивается энергией и импульсом с атомом в целом. Так как масса атома по сравнению с массой электрона очень велика, то атому передается лишь ничтожная часть энергии фотона. Поэтому в данном случае длина волны l' рассеянного излучения практически не будет отличаться от длины волны l падающего излучения.

Эффект Комптона наблюдается не только на электронах, но и на других заряженных частицах, например протонах, однако из-за большой массы протона его отдача «просматривается» лишь при рассеянии фотонов очень высоких энергий.

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Виртуальный физический практикум

Севастопольский национальный технический университет.. Виртуальный физический практикум Методические указания к..

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: ЭФФЕКТ КОМПТОНА

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

ПРАКТИКУМ
  Методические указания к лабораторным работам по курсу общей физики для студентов технических специальностей очной и заочной форм обучения высших учебных заведений

ДВИЖЕНИЕ РАКЕТЫ С ПЕРЕМЕННОЙ МАССОЙ
Рассмотрим движение ракеты, рисунок 1. Пусть к некоторому моменту времени t масса ракеты с

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ. Обработка результатов измерений
1. Установите программу «Открытая физика 1.1» на компьютер. 2. Запустите установленную программу, в разделе – «Содержание», откройте вкладку «Механика», выберите компьютерную модель – «Реа

Изотермы Ван-дер-Ваальса. Связь критических параметров с постоянными в уравнении Ван-дер-Ваальса
Законы идеального газа являются приближенными, а отступления от этих законов обусловлены существенным отличием свойств идеального и реального газов. В отличие от идеального газа между молекулами ре

ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ
1. Постройте в координатах p(V) по данным таблицы 1 изотермы газа. 2. Рассчитайте по формуле (15) критический объем одного моля газа. 3. Рассчитайте по формуле (10)

Распределение Максвелла
Распределение по скоростям молекул идеального газа, находящегося в состоянии термодинамического равновесия впервые было найдено Джеймсом Максвеллом. Для одномерного случая распределение молекул иде

Моделирование суммы двух и более равномерно распределенных случайных величин
Рассмотрим распределение суммы двух случайных величин, имеющих прямоугольное распределение на примере игры «Крепс».Смысл игры состоит в подбрасывании двух игральны

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
1. Запустите программу ModelMax, ярлык программы находится на рабочем столе. На экране монитора ЭВМ возникнет открывающееся меню «Модель распределения Максвелла», в котором появятся

ДВИЖЕНИЕ ЗАРЯЖЕННОЙ ЧАСТИЦЫ В ОДНОРОДНОМ МАГНИТНОМ ПОЛЕ
Как известно, на частицу, движущуюся в магнитном поле действует сила Лоренца Поэтому заряженная частица, влетающая в магнитное поле, отклоня

ИЗУЧЕНИЕ ДЕЙСТВИЯ СИЛЫ ЛОРЕНЦА НА ЧАСТИЦУ, ВЛЕТАЮЩУЮ ПЕРПЕНДИКУЛЯРНО МАГНИТНОМУ ПОЛЮ.
1.1. Установите скорость частицы. Для этого нажмите на клавишу «Выбор». Затем подведите курсор к бегунку шкалы υx, нажмите левую клавишу мышки и двигайте шкалу до нужного пол

ИЗУЧЕНИЕ ДЕЙСТВИЯ СИЛЫ ЛОРЕНЦА НА ЧАСТИЦУ, ВЛЕТАЮЩУЮ ПОД УГЛОМ К МАГНИТНОМУ ПОЛЮ.
2.1. Установите скорость частицы. Для этого подведите курсор к клавише «Выбор» и нажмите кнопкой мышки. Затем подведите курсор к бегунку шкалы υx, нажмите левую клавишу мышки

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ. Обработка результатов измерений
1. Установите компьютерную программу «Открытая физика 1.1» на ЭВМ. 2. Запустите установленную программу, откройте содержание, запустите раздел «Оптика», откройте программу виртуальной лабо

Внешний фотоэффект. Законы внешнего фотоэффекта
Внешним фотоэффектом называется испускание электронов веществом под действием света. Это явление было открыто Г. Герцем в 1887 году и объяснено А. Эйнштейном на основе квантовых представлений о при

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ.
1. Установите компьютерную программу «Открытая физика 1.1» на ЭВМ. 2. Запустите установленную программу, откройте содержание, запустите раздел «Квантовая физика», откройте программу виртуа

Обработка результатов измерений и расчет погрешностей измерений
1. По формуле 3, для пары значений длин волн рассчитайте значение постоянной Планка. Результат занесите в таблицу 2. Расчеты повторите для различных значений длин волн. 2. Рассчитайте сред

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ
1. Установите программу «Открытая физика» на компьютер. 2. Запустите установленную программу, в разделе «Содержание» откройте закладку «Квантовая физика», выберите компьютерную модель «Ком

Опыт франка и герца
В основе современной теории атома лежит экспериментальный факт, установленный в опытах Джеймса Франка и Густава Герца в 1914 г. В этих опытах исследовалось распределение скоростей электронов до и п

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ. Обработка результатов измерений
1. Установите компьютерную программу «Frank & Hertz» на ЭВМ. 2. Запустите программу, используя ярлык расположенный на рабочем столе, в меню программы выберите пункт «Дослiд» рисунок 3.

УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП РАБОТЫ НАСОСОВ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОГО ВАКУУМА
Развитие нанотехнологий, соединение твердотельной микроэлектроники с законами самоорганизации при создании различных материалов, биоробототехнических систем связано косвенно или непосредственно с п

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
1. Подготовьте макет вакуумного поста к работе. 2. Разберите на отдельные детали паромасляный диффузионный насос (рисунок 4). Зарисуйте в рабочей тетради конструкцию верхнего и нижнего соп

ЧИСЛО ЗНАЧАЩИХ ЦИФР ПРИ ВЫЧИСЛЕНИИ ПОГРЕШНОСТЕЙ
“Значащими цифрами числа называют все его цифры, кроме нулей, стоящих левее первой, отличной от нуля, цифры, и нулей, стоящих в конце числа, если они стоят взамен неизвестных или отброшенных цифр”

ЗАПИСЬ ПОГРЕШНОСТЕЙ И РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ
При окончательной записи результатов и погрешностей измерений мы рекомендуем следующие правила: 1. Абсолютную и относительную погрешность необходимо записывать с точностью до двух значащих

ФИЗИЧЕСКИЕ ПОСТОЯННЫЕ
Постоянная Авогадро NA=6,022045.1023 моль-1. Постоянная Больцмана k=1,3807.10-23 Дж/K. Универсальная газов

КОЭФФИЦИЕНТЫ СТЬЮДЕНТА
n 0,90 0,95 0,98 0,99 0,999 6.31 12,7 31,8

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги