Эффект Комптона. Изучая рассеяние рентгеновских лучей различными веществами, американский физик А

Изучая рассеяние рентгеновских лучей различными веществами, американский физик А. Комптон в 1923 г. обнаружил, что в составе рассеянного излучения наряду с излучением первоначальной длины волны наблюдается также более длинноволновое.

Опыты показали, что разность не зависит от длины волны падающего излучения и природы рассеивающего вещества, а определяется только углом рассеяния :

(6.16)

- длина волны рассеянного света, - комптоновская длина волны (при рассеянии фотона на электроне = 2,426 пм).

Явление Комптона можно объяснить упругим столкновением рентгеновских фотонов со свободными (слабо связанными) электронами вещества.

Пусть на первоначально покоящейся свободный электрон (энергия покоя которого ) налетает фотон с энергией и импульсом . После столкновения импульс и энергия фотона станут и , а электрон приобретет импульс и энергию .

Согласно законам сохранения импульса и закону сохранения энергии:

.

Используя рисунок, получим

.

Решая совместно уравнения для импульса и энергии, имеем

.

Поскольку , и , получим

. (6.17)

где m – масса частицы, на которой происходит рассеяние. При рассеянии на электроне – комптоновская длина волны, а m – масса электрона.

Если электрон сильно связан с атомом, 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 рассеянного излучения практически не будет отличаться от l падающего излучения. Этим объясняется наличие несмещенной линии в составе рассеянного излучения.

Дата добавления: 2014-01-13