Efectul Compton

COMPTON EFFECT partea II

Context și interpretarea actuală

Conform teoriei de interacțiune electromagnetică cu particule încărcate , dezvoltat de către Thompson , o radiatiei incidente de frecvență f0 ar trebui să accelereze un electron în direcția de propagare a radiației incidente , iar electronul ar trebui să se supună oscilații forțate și re - radiatii la frecventa f , unde f < F0 . Frecvențaradiația împrăștiată trebuie să depindă dedurata de timp de expunere de electroni pentru aradiației incidente , precum șiintensitatearadiației incidente .
Experimentul Compton demonstrează contrariul , mai exact , trecerea de lungimi de undă de raze X împrăștiate la un anumit unghi este independent atâtintensitatearadiației incidente șidurata expunerii laradiații incidente , și depinde numai de unghiul de împrăștiere .
În experiment, Compton returnate raze X într-o țintă de grafit cu ajutorul a trei unghiuri de imprastiere diferite , 45 º , 90 º și 135 º . Interpretarea experiment Compton se bazează în mecanica cuantică efectivă pe aspectul corpuscular de radiații electromagnetice .
În conformitate cu această fotonii sunt massles particule cu următorul energie și impuls :
 Compton01 ; Compton02 ( 1.22 )
Dacă permitem un fascicul de raze X pentru a lovi o țintă , o parte din fotoni dinfascicul vor interacționa , conform mecanicii cuantice , cu electroni liberi in material . Cândfoton intrare dă o parte din energia sa deelectroni , apoiîmprăștiate foton este măsurată pentru a avea o energie mai mică decâtfoton originalul . Fotonii aceia care , după împrăștiere , ies la o rudă θ unghi de direcția fasciculului incidentul " aduna ", pentru a forma fascicul împrăștiate de raze X observate la acel unghi .
Fără a prezenta întreaga demonstrație matematică , disponibile în orice carte despre mecanica cuantică , lungimea de undă a fasciculului împrăștiate este dată de :
 Compton03 ( 1.23 )

În Compton a risipeste primite de fotoni de pe un electron , care este inițial în repaus . Electroni câștiguri energie și fotonul împrăștiate are o frecvență mai mică decât cea a fotonului de intrare
Compton apare la toate materialele și predominant cu fotoni de energie medie , adică aproximativ 0.5-3.5 MeV .

De ce explicația reală este un absurd ....

Este necesar să se facă o comparație între efectul fotoelectric și efectul Compton . Înefectul fotoelectric originală ,energiafotonilor este de același ordin ca și legarea un electron la un nucleu , un eV puținienergie . Astfel , atunci cândfoton loveșteelectroni se împarte doar energie suficientă pentru a evacua că electroni . În pare că , în acest caz, nu este important, , impulsul de incident de fotoni ", și în cele din urmă un , , impuls de electroni " .
Dacă cineva are în vedere conservarea impulsului de efectul fotoelectric un paradox apare pentru fizica reale , deoarece fotonul incidentul nu are impuls suficient să se abată de electroni de la traiectoria sa , aceasta este o la modul de a presupune de electroni în stare de repaus ( un alt prostie clasic ! ) în materialul , dar chiar și în acest caz , fotonul impuls incidentul nu este suficient de mare pentru a seta de electroni în mișcare .
În cazul în care relația Compton de fotoni împrăștiate este analizat un alt , , situatii ciudate " sunt generate de teoria cuantică efectivă .
Lungimea de undă a fasciculului împrăștiate este dată de :

Compton03

Și așa cum se observăenergia fotonilor împrăștiată este dependentă deunghiul de coliziune .
Cu această formulă , orice , , minte de bun simț ", se va presupune că lumina are un , , corpuscular ", natura , dar , în același timp, această regulă formula din ideea cuantic .
Energia pierdută prin foton nu este legată de un mic bucată , ci este legat de un unghi . În principiu , acest unghi poate lua orice valori între 0 și 180 de grade , astfel ... bye bye cuantificare .
Desigur, aici este o mulțime de loc pentru filozofie ..... și teoreticieni actuale sunt maestri in acest domeniu ...
Are cineva întreba cum este posibil ca un foton de a cunoaște unghiul de impact , și de a schimba cantitatea exactă de energie , în scopul de a avea o dependență liniară a λ = f ( θ ) ? Pe lângă o deja inventat , , sentiment special " de foton pentru a cunoaște calea cea mai scurtă între o multitudine de posibile căi , acum , , un alt sens ", a foton trebuie să fie inventate pentru a fi în măsură să aprecieze un unghi și de a schimba un , , anumit cantitate de energie " .
Să lăsăm deoparte aceste probleme ale mecanicii cuantice reale , și să treacă la contradicții mai realiste de explicație reală pentru efectul Compton .
Se presupune că Compton apare predominant cu fotoni de energie medie , adică aproximativ 0.5-3.5 MeV . O sursă radioactivă 137Cs este de obicei folosit pentru a furniza fotoni pentru Compton . Sursă radioactivă, generează un fascicul de fotoni cu energie 0,662 MeV aceasta înseamnă 1,06 x10exp ( -13 ) J , fasciculul fiind în principal monoenergetic .
Cu această energie foton , nu este dificil să se calculezemasa de astfel de fotoni γ conform teoriei actuale cuantice :
 Compton04kg

Prin comparație cu masa de electroni este :

Compton05

Deci , în cazul unui efect Compton cu aceasta energie fotonica , suntem în caz de coliziuni elastice care ambele mase sunt egale și un obiect ( de electroni ), este considerat în stare de repaus . Dacă am reduce experiment pentru a avea un setup de doua minge , mingea swinging ar trebui să vină să se odihnească , deoarece pielea de pe mingea singuratic . Și care mingea singuratic va fi accelerarea la vitezaalta minge a avut atunci când a lovit . Prin urmare , în acest , , ipotetic "efectul Compton unidimensional , fotonul să rămână în repaus , și electroni câștig intreaga energie a fotonului incident.
Este foarte ciudat cum este posibil ca un efect Compton a avea o , , elastic coliziune ", și fotonul incidentul ramane cu mai mult de 93 % din energia inițială , iar câștigul de electroni maxim 7 % din energia fotonica .
În practică , există câteva cazuri în care coliziunea este unul dimensional , mai aproape de realitate este o coliziune dimensional bi și împrăștierea , în acest caz, situația este un pic mai complicat , dar de gestionat .
Să considerăm cazul în care mingea 1 ciocnește elastic mingea 2 . Înființarea de experiment este de a avea mingea 2 de masă m2 în repaus înainte de coliziune , iar mingea 1 de masă M1 se misca cu viteza v.V1 viteza de minge și 1 V2 viteza de minge 2 , după coliziune va depinde de " scopul " δ distanță , care este egală cudistanța dintrecentrul bilei 2 șilinia demișcare a bilei 1 înainte de coliziune .

Compton06

Coliziune se va întâmpla dacă δ < r1 + r2 .

Forța aplicată recuperare 2 în timpul coliziunii pe partea derecuperare 1 este direcționat de-a lungulliniei care unește centrele de bile . Deci , după coliziune mingea 2 se va muta la unghi θ așa cum se arată în figură .
( r1 + r2 ) păcat θ = δ
În timpul coliziunii energia și impulsul de mișcare este constantă :

Compton07

Din aceste ecuații , putem găsi :

Compton08

Având în vedere M1 = m2 ,coliziune dimensional bi nu se potrivesc din nou cu distribuția observată de energie înainte și după coliziune .
Dacă există un , , într-adevăr " coliziune elastic , și masa de fotoni egal cu masa de electroni , o distribuție mai mare a energiei electronului de recul și fotoni de recul ar trebui să fie numărate . Trebuie observat cazuri în care fotonul incident de pierde 50 % din energia inițială chiar și de 75 % la suta sau chiar mai mult .
Acest lucru nu este sfârșitul de coșmar pentru teoreticieni reale .
Discuția până prezentat a fost făcut pentru un foton MeV 0,66 .
În cazul unei MeV foton 3,5 ,masa acestui foton este :
Compton09

Prin comparație cu masa de electroni este :

Compton10

În acest caz, masa de foton este semnificativ mai mare decât masa electronului considerat în stare de repaus .
Din nou, de la mecanica clasica atunci când se ciocnește un obiect mai mare cu un obiect mai mic in repaus , este imposibil pentru o mai mare obiect pentru a avea recul la 135 grade . Deci , în cazul efectului Compton ca fotonul incidentul crește de energie , semnalul de foton recul la un unghi mai mare de 90 grade ar trebui să dispară . Acest lucru se întâmplă în experimente ? Poate că este timpul pentru teoreticieni reale de a repeta unele experimente înainte de a face comentarii .
Mult timp în urmă , dar, publicat în 2007 , și , de asemenea, într- un articol de pe internet , a fost propusă o explicație alternativă pentru efectul Compton . Explicația a fost bazat pe o coliziune între un foton masă și un electron , , în repaus ", în scopul de a avea o comparație cu mecanica cuantică .
În momentul de față , în lipsa de o altă posibilitate de a estima masa a unui foton , este foarte dificil de a trage o concluzie clară pentru efectul Compton .

Dacă masa unui foton γ - ray este comparabil cu masa de electroni ,efectul Compton este cauzată de coliziune a γ raze foton cu nucleu atomic .
Dacă masa γ raze foton este mult mai mic în masă atunci electron ,efectul Compton pot fi cauzate de ambele tipuri de ciocniri : γ raze foton cu electroni și foton γ raze cu nucleu atomic .
În ambele cazuri, demonstrația matematică a făcut în cartea structurii atomice și în link-ul de sus prezentate rămâne valabilă ca principiu . Este necesar să se stabilească, , obstacol ", care se abatde fotoni .
Ambele aceste posibilități arunce în aer explicație reală și teoria cuantică .
Se prevede o revizuire a efectului Compton în cartea fizică - chimie .

COMPTON EFFECT part II

Background and actual interpretation

According to theory of electromagnetic interaction with charged particle, developed by Thompson, an incident radiation of frequency f0 should accelerate an electron in the direction of propagation of the incident radiation, and the electron should undergo forced oscillations and re-radiation at frequency f, where f < f0. The frequency of the scattered radiation should depend upon the length of time of electron exposure to the incident radiation as well as the intensity of the incident radiation.
Compton experiment demonstrates contrary, more precisely, wavelength shift of x-rays scattered at a given angle is independent of both the intensity of the incident radiation and the length of exposure to the incident radiation, and depends only upon the scattering angle.
In original experiment, Compton bounced x-rays into a graphite target using three different scattering angles; 45º, 90ºand 135º. The interpretation of Compton experiment is based in actual quantum mechanic on the corpuscular aspect of electromagnetic radiation.
According to this photons are massles particle with following energy and momentum:
;  (1.22)
If we allow a beam of x-rays to strike a target, some of the photons in the beam will interact, according to quantum mechanics, with free electrons in the material. When the incoming photon gives part of its energy to the electron, then the scattered photon is measured to have a lower energy than the original photon. Those photons which, after scattering, come out at an angle θ relative to the incident beam direction “add up” to form the scattered beam of x-rays observed at that angle.
Without presenting the entire mathematical demonstration, available in any book about quantum mechanic, the wavelength of scattered beam is given by :
 (1.23)

In Compton scattering the incoming photon scatters off an electron that is initially at rest. The electron gains energy and the scattered photon has a frequency less than that of the incoming photon
Compton scattering occurs in all materials and predominantly with photons of medium energy, i.e. about 0.5 to 3.5 MeV.

Why the actual explanation is a absurd….

It is necessary to make a comparison between photoelectric effect and Compton effect. In the original photoelectric effect, the energy of the photon is of the same order as the energy binding an electron to a nucleus, a few eV. Thus, when the photon strikes the electron it imparts only enough energy to eject that electron. In seems that in this case it is not important the ,,momentum of incident photon” and an eventually ,,momentum of electron”.
If someone takes into consideration the momentum conservation for photoelectric effect a paradox appear for actual physics, because the incident photon has not enough momentum to deviate the electron from its trajectory; it is à la mode to suppose the electron at rest (another classical stupidity!) in material, but even in this case, the incident photon momentum is not high enough to set the electron into motion.
If the Compton relation of scattered photons is analyzed another ,,weird” situations are generated for actual quantum theory.
The wavelength of scattered beam is given by: