Концепция фотонов, предложенная А. Эйнштейном. Демонстрация эффекта Комптона на модели экспериментальной установке. Монохроматическое рентгеновское излучение. Объекты микромира и эффект Комптона. Биологическое действие рентгеновского излучения.
4.1.Если фотоны уподобить частицам. Вопросы к теории эффекта Комптона 7.Эффект Комптона подробно. 9.Ход изучения “Комптон-эффекта.”Комптон исследовал упругое рассеяние коротковолнового рентгеновского излучения на свободных (или слабо связанных с атомами) электронах вещества. Открытый им эффект увеличения длины волны рассеянного излучения, названный впоследствии эффектом Комптона, не укладывается в рамки волновой теории, согласно которой длина волны излучения не должна изменяться при рассеянии. Монохроматическое рентгеновское излучение с длиной волны ?0, исходящее из рентгеновской трубки R, проходит через свинцовые диафрагмы и в виде узкого пучка направляется на рассеивающее вещество-мишень P (графит, алюминий). Опыт показал, что в рассеянном излучении наблюдается увеличение длины волны ??, зависящее от угла рассеяния ?: где ? = 2,43·10-3 нм - так называемая комптоновская длина волны, не зависящая от свойств рассеивающего вещества. В рассеянном излучении наряду со спектральной линией с длиной волны ? наблюдается несмещенная линия с длиной волны ?0.С точки зрения волновых представлений механизм рассеяния состоит "в раскачивании" электронов электромагнитным полем падающей волны. Колеблющийся электрон должен в свою очередь излучать электромагнитную волну, имеющую частоту, равную частоте колебаний электрона, т.е. частоте падающей волны. Таким образом, свободные электроны рассеивают излучение, причем частота рассеянных волн должна равняться частоте падающих. А.Комптон обнаружил (см. рис.2), что излучение бывает двух сортов: у одного длина волны совпадает с длиной волны первичного излучения (пунктирная кривая), а другое обладает большей длиной волны (сплошная кривая). Им были установлены две особенности процесса: 1) разность длин волн рассеянного и первичного излучений не зависит от природы рассеивателя и длины волны первичного излучения; 2) при возрастании атомного номера рассеивателя интенсивность несмещенной линии возрастает, интенсивность смещенной линии падает.Пусть фотон с энергией h? падает на покоящийся электрон (см. рис.3). Запишем уравнения, выражающие законы сохранения энергии и импульса: 1. Энергия до столкновения (энергия фотона h? плюс энергия покоя электрона) должна равняться энергии после столкновения (энергия h?" рассеянного фотона плюс полная энергия получившего отдачу электрона) h? moc2 = h?" mc2, (1) где mo - масса покоящегося электрона, m - масса движущегося электрона, с - скорость света; Преобразуем выражение (1): перенесем энергию рассеянного кванта в левую часть, выразим энергии квантов через импульсы в соответствии с (3), разделим обе части равенства на c и возведем в квадрат Надо ввести длину волны первичного излучения (в нм) [или энергию фотонов (в КЭВ), оставив ячейку ? пустой] и угол рассеяния, нажать кнопку "Ввод", и компьютер рассчитает изменение длины волны при рассеянии, энергию фотонов, рассеянных под данным углом, и энергию электронов отдачи. ? = нмh? = КЭВ? = град.
План
Содержание
1.Эксперимент А.Комптона.
2.Демонстрация эффекта Комптона на модели экспериментальной установки.
3.Расчет эффекта Комптона.
4. Объекты микромира и эффект Комптона.
Список литературы
1.Зоммерфельд А. Строение атома и спектры. М., 1956
2.Борн М., Атомная физика, пер. с англ.. 3 изд., М., 1970; Гайтлер В., Квантовая теория излучения, [пер. с англ.], М., 1956.
3. Г.С. Ландсберг. Общий курс физики. Оптика. //Москва 1976
4. Журнал «Квант» 1987 №1. Филонович С.Р. О столкновении шаров и серьезной физике (сложен ли эффект Комптона)
