5.6.4. Эффект комптона

Упругое рассеяние коротковолнового электромагнитного излучения (рентгеновского и γ-излучений) на свободных (или слабосвязанных) электронах вещества, сопровождающееся увеличением длины волны.

5.114 Комптоновский сдвиг___________________________________________________

Комптоновский сдвиг_________________________________________________________

Разность не зависит от длины волны λ падающего излучения и от природы рассеивающего вещества, а зависит только от угла 9 между направлениями рассеянного и первичного излучений.

[λ' — длина волны рассеянного излучения; λ — длина волны падающего излуче­ния; —комптоновская длина волны электрона; h — постоянная Планка; т — масса электрона; с — скорость света в вакууме]

5.115 Интерпретация эффекта Комптона________________________________________

Волновая теория______________________________________________________________

Эффект Комптона необъясним на основе волновых представлений. Со­гласно волновой теории, механизм рассеяния объясняется «раскачива­нием» электронов электромагнитным полем падающей волны. В таком случае частота рассеянного излучения должна совпадать с частотой из­лучения падающего.

Квантовая теория______________________________________________________________

Эффект Комптона рассматривается как упругое рассеяние фотона на сво­бодном покоящемся электроне. 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.

[ — импульс налетающего фотона; — импульс фотона, рассеянного под углом 9; — импульс электрона отдачи]

Определение при эффекте Комптона________________________________________

Из законов сохранения энергии(тс²+ hv = и импульса ()

(использовали теорему косинусов (см. рисунок 5.115) с учетом формул

получаем формулу для комптоновского сдвига.

5. КОРПУСКУЛЯРНО-ВОЛНОВАЯ ДВОЙСТВЕННОСТЬ СВОЙСТВ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Вывод. Электромагнитное излучение обнаруживает единство корпуску­лярных и волновых свойств.

5.118 Проявление волновых и корпускулярных свойств света_____________________

Рассмотрение оптических явлений приводит к выводу, что свойства не­прерывности, характерные для электромагнитного поля световой волны, не следует противопоставлять свойствам дискретности, характерным для фотонов. Свет, обладая одновременно корпускулярными и волновы­ми свойствами, обнаруживает определенные закономерности в их прояв­лении.

Проявление волновых свойств света______________________________________________

В закономерностях его распространения, интерференции, дифракции, поляризации света.

♦ Чем больше длина волны, тем меньше энергия и импульс фотона и тем труднее обнаруживаются квантовые свойства света (с этим связано, например, существование «красной границы» фотоэффекта).

Проявление корпускулярных свойств света_______________________________________

В процессах взаимодействия света с веществом.

♦ Чем меньше длина волны, тем больше энергия и импульс фотона и тем труднее обнаруживаются волновые свойства света (например, дифракция рентгеновского излучения обнаружена лишь после применения в качестве дифракционной решетки кристаллов).