Най-пълни корпускулярни свойства на светлина са показани на ефекта Compton. Американски физик А. Compton (1892-1962), проучване през 1923 разсейването на монохроматични рентгенови материали с леки атоми (парафин, бор), установи, че част от разсеяна радиация в допълнение към първоначалната дължина на вълната на излъчване също се наблюдава излъчване на дълги вълни. Експерименти показват, че разликата Dl = l'- L не зависи от L дължина на вълната на падащото лъчение и естеството на разсейване на материал и се определя само от стойността на р ъгъл разсейване:
където L '- дължина на разсеяна радиация, Lc -komptonovskaya дължина на вълната (за разсейване фотон от електрон Lc = 2426 пМ).
Compton ефект се нарича еластично разсейване на къси вълни електромагнитно лъчение (Х-лъчи и грам-радиация) на свободен (или свободно съчетани) електрони вещества, заедно с увеличаване на дължината на вълната. Този ефект не се побира вълновата теория, съгласно която дължината на вълната на разсейването не трябва да варира: под действието на периодична оптично поле варира в зависимост от честотата на електрон област и следователно излъчва разпръснатите вълните на същата честота.
Обяснението, дадено от Комптън ефект, базирано на квантовата идеи за природата на светлината. Ако се приеме, както го прави квантовата теория, че излъчването има еритроцитите природа, т.е., е поток на фотони, на Compton ефект - .. В резултат на еластични сблъсквания на рентгенови фотони със свободни електрони вещество (за леки атоми електрони са слабо свързан с атомните ядра, така че тяхното може да се разглежда безплатно). По време на този електрон сблъсък фотонни трансфери част от своята енергия и импулс в съответствие със законите на опазване.
Да разгледаме еластичен сблъсък между две частици (Fig.44) - инцидент фотон има инерция PG = Н # 957; / S и енергия # 949; G = Н # 957. със свободен електрон в покой (енергия почивка W0 = m0s 2; m0 - електронен маса в покой). Photon сблъскал с електрона преминава част от своята енергия и импулс променя посоката на движение (разсейва). Намаляване на фотонна енергия означава увеличението на дължина на разсеяна радиация. Нека инерцията и енергията на фотона е равен разпръснати r'g = = ч # 957; " / S и # 949; "G = Н # 957;". Електронни преди покой придобива импулс D = R # 965; , Енергетиката W = 2 и са в движение - на тестове. С всеки удар на законите за запазване на енергията и инерцията.
Според закона за запазване на енергията,
и според закона за запазване на инерцията,
Заместването в (206.2) и представяне на стойности (206.3), в съответствие с фиг. 38, получаваме
Маса откат електрон, свързани с неговата скорост # 965; съотношение (вж. 39.1). Повишаване на уравнение (206.4) в квадрат, и след това се извади от него (206.5) и лагер (39.1), получаваме
Експресия (206.6) не е нищо друго освен формула (206.1) експериментално получени Compton. Замествайки в него ценностите на час. m0 и дава Compton дължина на вълната Lc = H / (m0s) = 2426 пМ.
Наличието на разсеяна радиация "безпристрастен" линия (първоначалната дължина на вълната на излъчване) може да се обясни както следва. При разглеждане на механизма на разсейване Предполага се, че един фотон се сблъсква с един свободен електрон. Все пак, ако на електрона е силно свързан с атома, както е в случая за вътрешните електроните (особено в тежки атоми), на фотонна енергия и импулс се обменя с атом като цяло. Тъй атомната маса спрямо масата на електрон е много висока, след това се прехвърля атом само незначителна част от енергията на фотон. Ето защо, в този случай, L дължина на вълната "на практика няма разсеяна радиация ще се различава от L дължина на вълната на падащото лъчение.
От горните съображения следва също, че ефектът Compton не може да се наблюдава във видимия диапазон, тъй като енергията на фотона е сравнима с видима светлина със свързващия електронна енергия от един атом, при което външната електрона дори невъзможно да се разгледа безплатно.
Compton ефект се наблюдава не само на електроните, но и на други заредени частици, като протони, но поради големия масата на протонната връща "вижда" само в разсейването на фотони с много високи енергии.
Тъй като ефектът на Комптън и фотоелектричния ефект въз основа на квантовата представяния на електрони в резултат на взаимодействие с фотони. В първия случай, фотонът е разпръснат, във втория - се абсорбира. Разсейване се случва, когато един фотон взаимодействие с свободен електрон и фотоелектричния ефект - с вързани електрони. Може да се покаже, че сблъсъка на фотон със свободен електрон не може да се случи фотон усвояване, тъй като това е в противоречие със законите на опазване на импулс и енергия. Ето защо, само тяхното разсейване може да се наблюдава във взаимодействието на фотони със свободни електрони, т. Е. Комптън ефект.
Основните уравнения свързващи корпускулярни свойства на електромагнитно лъчение (на фотонна енергия и скорост) за характеристиките на вълната (честота и дължина на вълната):
ТЕМА 3.5. Атомното ядро и ядрена енергетика
Свързани статии