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Dispersión de Compton
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En física, Dispersión de Compton o Efecto de Compton está la disminución adentro energía (aumento en longitud de onda) de Radiografía o rayo gama fotón, cuando obra recíprocamente con la materia. Dispersión inversa de Compton también existe, donde el fotón gana la energía (que disminuye en longitud de onda) sobre la interacción con la materia. La cantidad que la longitud de onda aumenta cerca se llama Cambio de Compton. Aunque existe la dispersión nuclear de compton, Compton que dispersa refiere generalmente a la interacción que implica solamente electrones de átomo. El efecto de Compton fue observado cerca Acebo Compton de Arturo en 1923 y verificado más lejos por su estudiante graduado Y. H. Corteje en el siguiente de los años. Arturo Compton ganó 1927 Premio Nobel en la física para el descubrimiento.
El efecto es importante porque demuestra que la luz no se puede explicar puramente como a onda fenómeno. Dispersión de Thomson, la teoría clásica del onda electromagnética dispersado por las partículas cargadas, no puede explicar ninguna cambio en longitud de onda. La luz debe comportarse como si consista en partículas para explicar la dispersión de Compton. El experimento de Compton convenció a físicos de que la luz pueda comportarse como corriente de las partículas que energía es proporcional a la frecuencia.
El la interacción entre los electrones y alto energía los fotones dan lugar al electrón que es dado la parte de la energía (que le hace retroceso), y a un fotón que contiene la energía restante que es emitida en una diversa dirección de la original, de modo que el guardapolvo ímpetu del sistema se conserva. Si el fotón todavía tiene bastante energía a la izquierda, el proceso puede ser repetido. En este panorama, se trata como libre o está limitado libremente el electrón. Si el fotón está de una energía más baja, pero todavía tiene suficiente energía (en general algunas eV, derecho alrededor de la energía de luz visible), puede expulsar un electrón de su átomo del anfitrión enteramente (un proceso conocido como Efecto fotoeléctrico), en vez de experimentar la dispersión de Compton.
Contenido |
El fórmula de la cambio de Compton
- Vea también: Fórmula de Klein-Nishina
Compton utilizó una combinación de tres fórmulas fundamentales que representaban los varios aspectos de la física clásica y moderna, combinándolos para describir el comportamiento del quántum de la luz.
- Luz como partícula, según lo observado previamente en efecto fotoeléctrico.
- Dinámica relativista: teoría especial de la relatividad
- Trigonometría: ley de cosenos
El resultado final nos da Compton que dispersa la ecuación:
donde
- es la longitud de onda del fotón antes dispersión,
- es la longitud de onda del fotón después dispersión,
- me es la masa del electrón,
- es el ángulo por el cual el título del fotón cambia,
- h es Constante de Planck, y
- c es velocidad de la luz.
- se conoce como Longitud de onda de Compton.
Derivación
Comience con la conservación de la energía y la conservación del ímpetu:
- donde
- y son la energía y el ímpetu del fotón y
- y son la energía y el ímpetu del electrón.
El solucionar (parte 1)
Ahora llenamos adentro para la pieza de la energía:
Solucionamos esto para pe:
El solucionar (parte 2)
Cambie la ecuación (2)
y ajústelo para ver
Juntándolo
Entonces tenemos dos ecuaciones para (eq 3 y 4), que comparamos:
Ahora, uno simplifica. Primero multiplicando ambos lados cerca c2:
Después, multiplique hacia fuera el lado derecho:
La cancelación de algunos términos de ambos lados, así que nosotros tenemos
Entonces divida ambos lados por ' − 2h'para ver
Ahora divida ambos lados cerca mc2 y entonces cerca :
Ahora el lado izquierdo se puede reescribir como simplemente
Esto es equivalente a Compton que dispersa la ecuación, solamente se escribe generalmente usar λs más bien que fs. Para hacer que uso del interruptor
de modo que finalmente,
Usos
Dispersión de Compton
La dispersión de Compton es de gran importancia a radiobiology, como sucede ser la interacción más probable de las radiografías de la alta energía con los núcleos atómicos en seres vivos y se aplica adentro radioterapia.
En la física material, la dispersión de Compton se puede utilizar para sondar función de la onda de los electrones en materia en la representación del ímpetu.
La dispersión de Compton es un efecto importante adentro espectroscopia gamma cuál da lugar a Borde de Compton, pues es posible que los rayos gama dispersen de los detectores usados. Supresión de Compton se utiliza detectar rayos gama perdidos de la dispersión para contrariar este efecto.
Dispersión inversa de Compton
La dispersión inversa de Compton es importante adentro astrofísica. En Astronomía de la radiografía, disco del aumento a que rodea calabozo se cree para producir un espectro termal. Los fotones más bajos de la energía produjeron de este espectro son dispersados a energías más altas por los electrones relativistas en rodear corona. Esto se cree para causar el componente de la ley de la energía en los espectros de la radiografía (0.2-10 keV) de calabozos de acrecentamiento.
El efecto también se observa cuando los fotones del fondo cósmico de la microonda muévase a través del gas caliente que rodea a racimo de la galaxia. Los fotones de CMB son dispersados a energías más altas por los electrones en este gas, dando por resultado Efecto de Sunyaev-Zel'dovich.
Vea también
- Dispersión de Thomson
- Fórmula de Klein-Nishina
- Efecto fotoeléctrico
- Producción de par
- Timeline de la astronomía cósmica del fondo de la microonda
- Peter Debye
- Walther Bothe
- Lista de asuntos astronómicos
- Lista de los asuntos de la física
- Universidad de Washington en el St. Louis (Sitio del descubrimiento)
Acoplamientos externos
- Una teoría de Quantum de la dispersión de radiografías de Light Elements - el 1923 original Revisión física papel de Arturo H. Compton (en AIP Web site).
Heche una ojeada esto, yo piensan por la mitad una página que le enseña más detalle sobre en lo que va….¡! http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/Hbase/quantum/comptint.html http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/Hbase/quantum/compdat.html#c1
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