اثر کامپتون چیست و در فیزیک چگونه کار می کند

0

اثر کامپتون (که به آن پراکندگی کامپتون نیز گفته می شود) حاصل  برخورد یک فوتون پرانرژی با یک هدف است که باعث آزاد شدن الکترون های باند آزاد شده از پوسته بیرونی اتم یا مولکول می شود. پرتوهای پراکنده یک تغییر طول موج را تجربه می کند که از نظر تئوری موج کلاسیک قابل توضیح نیست ، بنابراین از  تئوری فوتون انیشتین پشتیبانی می کند. احتمالاً مهمترین پیامد اثر این است كه نشان می دهد نور با توجه به پدیده های موج قابل توضیح نیست. پراکندگی کامپتون یکی از نمونه های پراکندگی نور از طریق یک ذره باردار است. پراکندگی هسته ای نیز رخ می دهد ، اگرچه اثر کامپتون به طور معمول به تعامل با الکترون ها اشاره دارد.

این اثر برای اولین بار در سال 1923 توسط آرتور هالی هل کامپتون (که برای او جایزه نوبل  فیزیک در سال 1927 دریافت کرد) نشان داده شد. دانش آموخته فارغ التحصیل کامپتون ، YH Woo ، بعداً تأثیر آن را تأیید کرد.

پراکندگی اثر کامپتون چگونه کار می کند

اثر کامپتون What the Compton پراکندگی نشان داده شده است در نمودار نشان داده شده است. یک فوتون پر انرژی (عموماً اشعه ایکس یا اشعه گاما ) با یک هدف برخورد می کند ، که در پوسته بیرونی خود دارای الکترونهایی با اتصال محدود است. فوتون حادثه دارای E انرژی زیر و حرکت خطی p است :

E = hc / lambdap = E / c

فوتون بخشی از انرژی خود را همانطور که انتظار می رود در برخورد ذرات به یکی از الکترون های تقریبا آزاد ، به شکل انرژی جنبشی ، می دهد. ما می دانیم که باید کل انرژی و حرکت خطی حفظ شود. با تجزیه و تحلیل این روابط انرژی و حرکت برای فوتون و الکترون ، شما به سه معادله منتهی می شوید:

  • انرژی
  • ضریب تکانه ای x
  • y – مؤلفه حرکت

… در چهار متغیر:

  • phi ، زاویه پراکندگی الکترون
  • تتا ، زاویه پراکندگی فوتون
  • الکترونیکی ، انرژی نهایی الکترون
  • E ‘، انرژی نهایی فوتون است

اگر فقط به انرژی و جهت فوتون اهمیت دهیم ، می توان متغیرهای الکترون را به عنوان ثابت درمان کرد ، به این معنی که می توان سیستم معادلات را حل کرد. با تلفیق این معادلات و استفاده از برخی ترفندهای جبری برای از بین بردن متغیرها ، کامپتون به معادلات زیر رسید (که کاملاً مشهور هستند ، زیرا انرژی و طول موج مربوط به فوتون ها است):

1 / E ‘- 1 / E = 1 / ( e 2 ) * (1 – cos theta )lambda ‘- lambda = h / ( e c ) * (1 – cos theta )

مقدار h / ( e c ) به طول موج کامپتون الکترون گفته می شود و مقدار 0.002426 nm (یا 2.426 x 10 -12 m) دارد. این البته یک طول موج واقعی نیست ، بلکه واقعاً یک تناسب برای تغییر طول موج است.

چرا این فوتون پشتیبانی می کند؟

چرا این فوتون پشتیبانی می کند این تجزیه و تحلیل و اشتقاق مبتنی بر یک ذره ذره است و نتایج آزمایش آسان است. با نگاهی به معادله ، مشخص می شود که کل تغییر می تواند صرفاً از نظر زاویه ای که فوتون پراکنده می شود ، اندازه گیری شود. همه چیز در سمت راست معادله ثابت است. آزمایشات نشان می دهد که این مورد ، پشتیبانی بسیار خوبی از تعبیر فوتون از نور است.
مطلب پیشنهادی منوجان
اثر فوتوالکتریک

ارسال یک پاسخ

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.