Nagy Szovjet Enciklopédia - Compton hatása
Compton hatás
Compton hatása. Compton hatása, rugalmas szórására, elektromágneses sugárzás által szabad elektronok, kísért növekedése hullámhossz; megfigyelt szóródás a sugárzás a rövid hullámhosszú - X-ray és gamma sugárzás. A K. Oe. először teljes egészében megjelent korpuszkuláris tulajdonságait sugárzás. K. Oe. felfedezte 1922-ben az amerikai fizikus A. Compton, aki felfedezte, hogy a szórt röntgensugarak a viasz nagyobb hullámhosszú, mint az esetet. A klasszikus elmélet nem tudta megmagyarázni egy ilyen hullámhosszú váltás. Szerint ugyanis a klasszikus elektrodinamika, hatása alatt periodikus elektromos mező egy elektromágneses (fény) hullámok elektron kell oszcillál frekvenciája megegyezik a területen, és a. Ezért bocsát szekunder (szétszórt) hullámok ugyanazon a frekvencián. Így a „klasszikus” szórás (az elmélet által adott az angol fizikus John. John. Thomson és ezért nevezik „Thomson”) fény hullámhossza nem változik. Az eredeti elmélet K. Oe. alapuló kvantum fogalmakat kapott A. Compton és egymástól függetlenül P. Debye. Szerint a kvantumelmélet a fény hullám egy patak fénykvantumokra - fotonok. Mindegyik foton egy bizonyos energia E g = hu = hcll és pulzus pg = (H / L) n, ahol l - hossza a beeső fényhullám (u - annak gyakorisága), c - fénysebesség, h - Planck-állandó, és n - egység vektor irányába hullámterjedés (alsó index átlagos foton). K. Oe. kvantumelméletben úgy tűnik, mint egy rugalmas ütközés két részecskék - a beeső foton és elektron nyugalomban. Minden ütközés esetén eleget a törvényi energiamegmaradás és a lendület. Foton összeütközött az elektron áthalad a részét energia és az impulzus megváltoztatja a mozgás irányát (szórt); csökken a fotonenergia, és növekedést jelent a hullámhossza szórt fény. Electron előzőleg nyugodt, kap a foton energia és az impulzus és mozogni kezd, - ki teszteket. A mozgási irányának a részecskék az ütközés után, valamint az energia által meghatározott törvények az energiamegmaradás és lendületet (ábra. 1). Egyidejű egyenletek megoldása kifejező egyenlőséget a teljes energia és a teljes lendületet a részecskék előtt és után az ütközés (feltételezve, hogy az elektron többi az ütközés előtt), a hozamok a műszak hossza a fényhullám Dl képletű Compton: Dl = l „- l = lo (1-cos J ). Itt, l „- hossza a szórt fény hullámhossza, J - foton szórás szögét, és L0 = h / mc = 2,426 · 10-10sm = 0,024 E - úgynevezett Compton-hullámhossza (m - elektron tömeg). Általános képlet Compton következik, hogy a hullámhossz-elmozdulás Dl nem függ a hossza leginkább a beeső fény l. Ez esetben csak foton rasi J és J = maximális 180 °, azaz a visszaszórási: .. Dl max. = 2l0. Ugyanebből a egyenleteket lehet használni ahhoz, hogy egy kifejezés az energia Ee az elektron hatását ( „Compton” elektron) szögétől függően az ő repülési j. A grafikusan mutatja a függését a fotonenergia szétszórt a szórási szög J, és hozzá kapcsolódó függőség Ee j. Az ábra azt mutatja, hogy a visszarúgás elektronok mindig van egy sebesség-összetevővel az irányt a beeső foton (m. E. J nem haladja meg a 90 °). A tapasztalatok megerősítették, mind az elméleti jóslatok. Így kísérletileg bizonyította helyességét korpuszkuláris elmélet a mechanizmus C. e. és így a helyességét feltételezések kvantumelmélet. A tényleges kísérletek a szórási fotonok, elektronok nem szabad vegyület, és a kapcsolódó atomok. Ha a fotonok egy nagy energiájú, mint a kötési energiája az elektronok az atom (fotonok és g-ray sugárzás), úgy, hogy az elektronok tapasztalni erős hatást, hogy mozdít el az atom. Ebben az esetben, a foton szórás fordul elő, mint a szabad elektronokat. Ha a foton energia elégséges a kivonat egy elektront egy atom, akkor egy foton energia és az impulzus cseréljük egy atom egészére. Mivel a atomsúlya igen magas (szemben az ekvivalens tömege a foton egyenlő szerint a relativitáselmélet, E g / C2), a kimenet gyakorlatilag hiányzik; így a foton szórás jelentkezik megváltoztatása nélkül az energia, vagyis anélkül, hogy megváltoztatná a hullámhossz (mint mondják koherens). A nehéz atomok gyengén kötött csak perifériás elektronokat (szemben az elektronok töltés a belső héj a atom), és ezért a spektrum a szórt sugárzás van jelen, mint egy eltolás, a Compton vonal szétszálljon a perifériás elektronok és nem ellensúlyozza, koherens vonal szórási atom általában . A megnövekedett atomszáma (azaz a nukleáris töltés) kötési energiája az elektronok növekszik, és a relatív intenzitás a Compton-vonal esik, és az összehangolt kapcsolatot - növekszik. A mozgás az elektronok atomok vezet szélesítése a vonalak a Compton-szórt sugárzás. Ez azért van, mert a mozgó elektronok a beeső fény hullámhossza tűnik, kissé módosított, a változás mértéke függ a nagysága és iránya elektron sebessége (lásd. A Doppler-effektus). Gondos intenzitás mérését a eloszlása a Compton vonalon, tükrözve a elektronok eloszlását fényszóró anyagból sebessége, megerősítette a helyességét kvantumelmélet, hogy az elektronok engedelmeskedik Fermi - Dirac statisztikát. Tekinthető egyszerűsített K. e: számított. Ez nem teszi lehetővé kiszámításához az összes jellemzőit a Compton-szórás, különösen az intenzitás a szórás fotonok különböző szögekben. Minden elmélet K. Oe. Ez ad kvantumelektrodinamika. Az intenzitás a Compton-szórás függ a szórási szög, és a hullámhossza a beeső sugárzás. Szögeloszlásának szórt fotonok megfigyelt aszimmetria. több foton szétszóródtak a előrefelé. és ez az aszimmetria növeli az energiát a beeső fotonok. A teljes intenzitása a Compton-szórás növekedésével csökken az elsődleges fotonenergia; Ez azt jelenti, hogy annak a valószínűsége, Compton-szórás egy foton áthaladó anyagot. csökkentésével energiát. Ez a függőség a intenzitása az E g meghatározza a helyét K. Oe. Egyéb hatásai kölcsönhatásának sugárzás az anyag felelős a veszteséget a fotonenergia áthaladásuk ideje alatt az anyag. Például, a vezető (a cikk gamma-sugárzás) K. e. ad a fő szerepet az energia elvesztése fotonok energiái 1-10 MeV (egy világosabb elem - alumínium - ez a tartomány 0,1-30 MeV); Az alábbi e területen versenyez fotoelektromos hatás. felett - a pár (lásd Annihilation és pár.). Compton-szórás széles körben használják a vizsgálatokban a g-sugárzás a magok, és ez az alapja a működési elve néhány gamma-spektrométerek. K. Oe. lehetséges nem csak az elektronok, hanem más töltésű részecskéket, például protonokat, hanem azért, mert a nagy tömeg a proton visszaadja annak észlelhető csak szétszórt fotonok nagyon nagy energiát. Dupla K. Oe. - kialakulásának két szórt fotonok helyett primer amikor szóródik a szabad elektron. A fennálló ilyen folyamat következik kvantumelektrodinamika; először figyelték meg a 1952 a valószínűsége mintegy 100-szor kisebb, mint a hagyományos K. Oe. Inverz Compton hatása. Ha az elektron amely szórt elektromágneses sugárzást. vannak relativisztikus (azaz sebességgel haladó, közel a fény sebessége), esetében rugalmas szórás hullámhossz csökken, azaz az energia (és az impulzus) fotonok növeli annak az energiának (és a lendület) az elektronok. Ezt a jelenséget nevezzük fordított K. Oe. Fordított K. Oe. gyakran használják megmagyarázni a mechanizmus a sugárzás kozmikus X-ray forrásból, a kialakulását az X-ray komponensek lemezjátszó
Vågå galaktikus sugárzás, átalakítása plazma hullámok az elektromágneses hullám a nagyfrekvenciás. Irod Született, M. Atomfizikai Acad. az angol. 3rd ed. M. 1970. W. Heitler kvantumelmélet sugárzás, transz. az angol. M. 1956. V. P. Pavlov.
nyitott A. Compton (1922) rugalmas szórására, elektromágneses sugárzás kis hullámhosszúságú (X-ray és gamma-sugárzás), szabad elektron kíséretében növekedése hullámhosszon l. Compton hatása ellentétes a klasszikus elmélet, amely szerint az ilyen szétszórt l nem kell változtatni. Compton hatás megerősítette helyes kvantum ábrázolásai elektromágneses sugárzás, mint a foton áramlástól, és lehet tekinteni, mint egy rugalmas ütközés két „részecskék” - foton és egy elektrondonor, amelyben a foton átviszi az elektront részét energia (és a lendület), miáltal annak gyakorisága csökken, és L jelentése megnövekedett .
Nagy Encyclopedic szótár