рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры
- Раздел Физика
- /
- Вид работы: Методические Указания
- /
- ЭФФЕКТ КОМПТОНА
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, lC — комптоновская 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 2
и 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:
| Твитнуть |
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Подпишитесь на Нашу рассылку
Реклама
Информация в виде рефератов, конспектов, лекций, курсовых и дипломных работ имеют своего автора, которому принадлежат права. Поэтому, прежде чем использовать какую либо информацию с этого сайта, убедитесь, что этим Вы не нарушаете чье либо право.
© copyright 1999 - 2024 allRefs.net. Все права защищены. Страница сгенерирована за: 0.02 сек.
Новости и инфо для студентов