Efectul Compton

Ce este Efectul Compton?

Efectul compton reprezintă scăderea energiei (și creșterea lungimii de undă) a unui foton de raze X sau gama, la interacțiunea acestuia cu substanța. El constă în ciocnirea elastică a fotonilor având energii din domeniul radiațiilor X, cu electronii unei ținte, proces în urma căruia are loc împrăștierea fotonilor incidenți și apariția unor fotoni secundari cu frecvență mai mică decât a celor incidenți. Efectul Compton este o dovadă experimentală a comportării corpusculare a radiațiilor electromagnetice.

Interpretarea rezultatelor

Un foton incident de energie ciocnește un electron slab legat (presupus în repaus), proces în urma căruia, îi transferă acestuia o parte din energia sa sub formă de energie cinetică (). După interacție, fotonul este deviat cu unghiul față de traiectoria sa inițială. Cele trei traiectorii sunt coplanare.

Relațiile de conservare ale:

- impulsului  

- energiei:    împreuna cu relațiile relativiste  

și    conduc la aflarea:

   , având valori cuprinse între

  , cu   

unde:

- viteza luminii în vid 2,997×108 m/s

- masa de repaus a electronului 9,109×10-31 kg

- constanta lui Planck 6,626×10-34 J•s

- echivalentul energetic al masei electronului 0,522 MeV

lungimea Compton 2,426×10-10 cm, egală cu lungimea de undă a fotonului a cărui energie este egală cu energia de repaus

Mai multe despre Efectul Compton

În continuare veți vedea o animație care prezintă ceea ce se întâmplă în timpul Efectului Compton:

Cantitatea cu care se mărește lungimea de undă se numește deplasare Compton. Deși există și împrăștiere Compton nucleară, efectul Compton se referă de regulă la interacțiunea care implică doar electronii unui atom. Efectul Compton a fost descoperit de Arthur Holly Compton în 1923 și ulterior verificat de studentul său Y. H. Woo în anii care au urmat. Arthur Compton a primit pentru această descoperire Premiul Nobel pentru Fizică în 1927.

Compton a folosit o combinație de trei formule fundamentale reprezentând diferitele aspecte ale fizicii clasice și moderne, combinându-le pentru a descrie comportamentul cuantic al luminii.

Rezultatul final este Ecuația împrăștierii Compton:

unde

este lungimea de undă a fotonului înainte de împrăștiere,

este lungimea de undă a fotonului după împrăștiere,

- masa de repaus a electronului

este unghiul de deplasare a direcției fotonului,

este viteza luminii,

este constanta lui Planck.

este lungimea Compton 2,426×10-10 cm

Studiu de Caz

Am realizat o aplicație care poate calcula mărimile caracteristice ale Efectului Compton cunoscându-se frecvența fotonului incident (ν), unghiul de împrăștiere al fotonului difuzat (θ) și energia de legătură a electronului ciocnit (Wk). Se consideră cunoscute constantele:

e = 1,602×10-19 C

m0 = 9,109×10-31 kg

h = 6,626×10-34 J•s

c = 2,997×108 m/s

Variabilele necesare calculării mărimilor caracteristice ale Efectului Compton:

Frecvența fotonului incident ν0 = ×10-16 Hz

Frecventa poate avea doar valori cuprinse intre 10-14 si 10-16.

Unghiul de împrăștiere al fotonului difuzat θ = °

              

 

home»



Noutăți:

Project section.
Vizionează proiecte create de elevi.

Rezultate excepționale
Vezi rezultatele la olimpiade și concursuri obținute de elevii Gr. școlar Dimitrie Filișanu.

Site întreținut de:

    Elevii:

Băluțoiu Alin Gheorghe Băluțoiu Ionuț Mădălin Neață Adrian

    Profesorii:

Bebu Ioana Bianka    Bebu Ion