Эффект Комптона
В 1922 г. Комптон (A. Compton) обнаружил увеличение длины волны
рентгеновского излучения вследствие его рассеяния электронами вещества. Согласно же классической теории длины волн падающего и рассеянного излучения должны совпадать. Теория эффекта была построена Комптоном и независимо Дебаем (P. Debye) на основе фотонной гипотезы Эйнштейна. Взаимодействие излучения с электроном сводится к упругому столкновению фотона с покоящимся электроном. При этом импульс фотона определяется в виде
.
Здесь волновой вектор
,
- единичный вектор в направлении распространения монохроматической волны, соответствующей фотону. Это определение – следствие того, что величины
и
Деление кристаллов на диэлектрики, металлы и полупроводники Все кристаллы разделяются на диэлектрики, металлы и полупроводники. Рассмотрим их энергетические зоны. Лекции и задачи по физике
образуют 4-векторы относительно преобразований Лоренца (см. первую часть курса физики).
Запишем законы сохранения энергии и импульса для указанного процесса столкновения:
где
- энергия электрона после столкновения. Отсюда получаем частоту рассеянного фотона:
где
- угол между
(угол рассеяния). Учитывая связь частоты и длины волны,
,
находим изменение длины волны при рассеянии:
.
Здесь введена комптоновская длина волны электрона
.
Для рентгеновского излучения (
см) получаем
,
т.е. вполне заметный эффект. Для видимого света (
см) эффект гораздо меньше (
). Найденная зависимость изменения длины волны от угла рассеяния прекрасно согласуется с экспериментом.
Закон Кирхгоффа (1859) Отношение испускательной способности тела к поглощательной способности тела не зависит от природы тела, есть универсальная для всех тел функция частоты и температуры. Мощность, излучаемая в единичный телесный угол в направлении нормали к 1 м2 черной излучающей поверхности в полосе частот от до , называется спектральной плотностью потока энергии, Квантовое объяснение фотоэффекта Фотоэлектронную эмиссию проявляют лишь некоторые вещества, такие как натрий и калий с работой выхода около 1 эв.
Физика, математика лекции учебники курсовые студенту и школьнику |