Ефект Доплера
Фотонна теорія світла. Маса та імпульс фотона. Досліди Боте та Вавилова
Ефект Комптока
Досліди, що послужили основою виникнення хвильової теорії світла
Досліди Юнга
Проблема швидкості світла у фізичній науці
Розподіл навчального матеріалу за уроками
Рекомендації з проведення самостійних та контрольних робіт
Фрагменти відео фільму ”Швидкість світла”
Відбивання світла
Навигация
Ефект Комптока
Фундаментальні досліди з квантової оптики та їх висвітлення в шкільному курсі фізики
89179
знаков
3
таблицы
11
изображений
1.5 Ефект Комптока
Корпускулярні властивості світла найбільш переконливо проявляються в явищі, яке називається ефектом Комптона. Досліджуючи розсіяння рентгенівського випромінювання різними речовинами, А. Комнтон (1892-1962) у 1923 р. виявив, що в розсіяному випромінюванні, крім спектральних ліній, яким відповідає довжина падаючої хвилі 
, з'являються лінії, довжина хвиль яких 
. При цьому було встановлено, що збільшення довжини хвилі 
не залежить від довжини падаючої хвилі і від природи розсіювальної речовини, а залежить від кута 
між напрямом розсіяння і напрямом падаючого випромінювання. Експериментально встановлено, що
Мал.6
(23)
де 
– стала величина. Оскільки зміна довжини хвилі 
, не залежить від природи розсіювальної речовини, то розсіяння рентгенівського випромінювання відбувається на слабкозв'язаних електронах різних речовин. Ефект Комптона можна пояснити тільки на основі уявлень про корпускулярну природу випромінювання, розглядаючи розсіяння як процес пружного зіткнення рентгенівських фотонів з електронами. Оскільки енергія фотона характеристичного рентгенівського випромінювання значно перевищує енергію зв'язку зовнішнього електрона в атомі, то такий електрон можна вважати практично вільним.
Розглянемо пружне зіткнення рентгенівського фотона, енергія якого 
і імпульс 
. Оберемо систему координат, в якій електрон до зіткнення з фотоном знаходиться у спокої і має масу 
. Після зіткнення з електроном розсіяний під кутом фотон має енергію 
і імпульс 
, а електрон мас енергію тс2 і імпульс 
(мал.6). На основі законів збереження імпульсу та енергії маємо
(24)
де 
.
Відповідно до теореми косинусів з (мал.6) маємо
(25)
Розділимо рівняння (24) на 
і піднесемо його до квадрату. Тоді
(26)
При відніманні рівняння (25) від (26) одержимо
(27)
Оскільки 
та враховуючи те, що 
, а 
, із співвідношення (27) одержуємо
(28)
де величина 
м називається комптонівською довжиною хвилі. Отже, теоретично одержані дані повністю збігаються з результатами експерименту. Цим самим ефект Комптона не тільки підтверджує фотонну теорію світла, але доводить справедливість законів збереження енергії та імпульсу при взаємодії фотона з електроном.
Наявність у розсіяному промінні спектральних ліній, довжина хвиль яких не зазнала змін, вказує на те, що деякі рентгенівські фотони розсіюються без зміни енергії. Таке розсіяння відбувається на електронах, які сильно зв'язані з ядром. При цьому розсіяння відбувається не на вільному електроні, а на системі електрон – ядро, маса якої значно перевищує масу електрона т0. З рівняння (28) випливає, що зміною . у цьому разі можна знехтувати. З цієї ж причини інтенсивність комптонівського розсіяння буде більшою для атомів, порядковий номер яких у періодичній системі елементів Менделєєва менший.
Результати розсіяння рентгенівських фотонів на електронах також спостерігали на фотографіях слідів у камері ВІльсона. Крім цього, Г.Гейгер (1882-1945) ІX.Бете експериментально довели, що розсіяний рентгенівський фотон і електрон віддачі з'являються одночасно.
Розділ 2 Вивчення фундаментальних дослідів з квантової оптики в профільних класах
Похожие работы
... зичної освіти, а й важливий чинник загального розвитку школяра та професійного становлення у будь-якій галузі. Перша проблема, яку потрібно вирішити, упроваджую чи елементи комп'ютерного моделювання при вивченні фізики – вибір інструментальних засобів його реалізації. У час зародження сучасних інформаційних технологій єдиним способом було використання мов програмування високого рівня. За останні ...
... принтера також містить різні мови опису даних (Adobe PostScript, PCL і тощо.). Ці мови знову ж таки призначені для того, щоб забрати частину роботи у комп'ютера і передати її принтеру. Розглянемо фізичний принцип дії окремих компонентів лазерного принтера. 2.5.29 Фотобарабан Як вже писалося вище, найважливішим конструктивним елементом лазерного принтера є фотобарабан, що обертається, за ...
... для фахівців в області філософії, історії науки, религиоведения, соціології, соціальної психології, мистецтвознавства і інших наукових дисциплін. 2.3 Модернізація змісту астрономічної освіти на основі культурологічного підходу Модернізація освіти, що базується на інформаційно-комунікаційних технологіях, припускає формування нових моделей учбової діяльності, що використовують інформаційні і ...
... многокутнику існують періодичні траєкторії. Тепер перейдемо до наступного розділу курсової роботи, де продемонстровано, як викладені теоретичні відомості застосовуються на практиці. Практичне застосування теорії математичних більярдів Практичні задачі, що розв’язуються застосуванням правил побудови більярдних траєкторій Ось деякі олімпіадні задачі, що дуже витончено розв’язуються за ...
0 комментариев