Σκέδαση Κόμπτον: Διαφορά μεταξύ των αναθεωρήσεων
Περιεχόμενο που διαγράφηκε Περιεχόμενο που προστέθηκε
μ r2.6.4) (Ρομπότ: Προσθήκη: kk:Комптон эффектісі |
μΧωρίς σύνοψη επεξεργασίας |
||
Γραμμή 1:
== Περιγραφή του φαινομένου ==
[[Αρχείο:Compton-scattering.svg|
Ήδη από το [[1922]], ο Κόμπτον και οι συνεργάτες του είχαν αποδείξει πως η σκέδαση [[ακτίνες Χ|ακτίνων Χ]] από [[ηλεκτρόνιο|ηλεκτρόνια]] δεν μπορούσαν να εξηγηθούν με τη βοήθεια της κλασικής φυσικής. Σύμφωνα με την κλασική ερμηνεία, οι ακτίνες Χ θέτουν σε ταλάντωση το ηλεκτρόνιο όταν προσπίπτουν πάνω του. Αυτό στη συνέχεια επιταχύνεται και εκπέμπει με τη σειρά του [[ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία]]. Η ακτινοβολία αυτή θα έχει [[συχνότητα]] που θα εξαρτάται από τον χρόνο έκθεσης του ηλεκτρονίου στην ακτινοβολία, καθώς και από την ένταση της τελευταίας. Το πείραμα, όμως, έδειχνε πως η συχνότητα της σκεδαζόμενης ακτινοβολίας ''εξαρτάται μόνο από τη γωνία σκέδασης''. Η κλασική θεωρία ήταν κατά συνέπεια ανεπαρκής για την εξήγηση του φαινομένου.▼
▲Ήδη από το [[1922]], ο Κόμπτον και οι συνεργάτες του είχαν αποδείξει πως η σκέδαση [[ακτίνες Χ|ακτίνων Χ]] από [[ηλεκτρόνιο|ηλεκτρόνια]] δεν μπορούσαν να εξηγηθούν με τη βοήθεια της κλασικής φυσικής. Σύμφωνα με την κλασική ερμηνεία, οι ακτίνες Χ θέτουν σε ταλάντωση το ηλεκτρόνιο όταν προσπίπτουν πάνω του. Αυτό στη συνέχεια επιταχύνεται και εκπέμπει με τη σειρά του [[ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία]]. Η ακτινοβολία αυτή θα έχει [[συχνότητα]] που θα εξαρτάται από τον χρόνο έκθεσης του ηλεκτρονίου στην ακτινοβολία, καθώς και από την ένταση της τελευταίας. Το πείραμα, όμως, έδειχνε πως η συχνότητα της σκεδαζόμενης ακτινοβολίας ''εξαρτάται μόνο από τη γωνία σκέδασης''.<ref
Ο Κόμπτον εκτέλεσε το πείραμα για διάφορες γωνίες σκέδασης και μετρώντας τα [[μήκος κύματος|μήκη κύματος]] και την ένταση των σκεδαζόμενων δεσμών, παρατήρησε ότι υπήρχαν δύο κορυφές στην γραφική παράσταση της έντασης, συναρτήσει του μήκους κύματος. Η πρώτη κορυφή αντιστοιχούσε σε μήκος κύματος <math>\lambda_0 \,</math> το οποίο ήταν το μήκος κύματος της αρχικής δέσμης. Η δεύτερη κορυφή αντισοιχούσε σε μήκος κύματος <math>\lambda' \,</math> , του οποίου η σχέση με τη γωνία σκέδασης φαινόταν από τον τύπο▼
|title=A Quantum Theory of the Scattering of X-rays by Light Elements|journal=The Physical Review|year=1923|volume=21|number=5| pages=483-502|url=http://www.aip.org/history/gap/PDF/compton.pdf}}</ref> Η κλασική θεωρία ήταν κατά συνέπεια ανεπαρκής για την εξήγηση του φαινομένου.
▲Ο Κόμπτον εκτέλεσε το πείραμα για διάφορες γωνίες σκέδασης και μετρώντας τα [[μήκος κύματος|μήκη κύματος]] και την ένταση των σκεδαζόμενων δεσμών, παρατήρησε ότι υπήρχαν δύο κορυφές στην γραφική παράσταση της έντασης, συναρτήσει του μήκους κύματος.<ref name=Compton/> Η πρώτη κορυφή αντιστοιχούσε σε μήκος κύματος
: <math>\lambda'-\lambda_0 = \frac{h}{mc}(1-cos\theta)</math>▼
▲: <math> \begin{align} \lambda'-\
όπου '''h''' η [[σταθερά του Πλανκ|σταθερά δράσεως του Πλάνκ]], '''m<sub>e</sub>''' η [[μάζα]] ηρεμίας του ηλεκτρονίου και '''c''' η [[ταχύτητα του φωτός]]. Η παραπάνω σχέση ονομάζεται μερικές φορές ως '''εξίσωση του φαινομένου Κόμπτον''' (ή απλά '''εξίσωση του Κόμπτον''') και τα αποτελέσματα που έδινε ήταν πολύ κοντά στα αντίστοιχα πειραματικά του Κόμπτον.<ref name=Compton/> Οι υποθέσεις που εισήχθησαν στην θεωρητική της εξαγωγή ήταν:
* Η προσπίπτουσα ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία αποτελείται από φωτόνια με ενέργεια που δίνεται από τον τύπο του Πλανκ (E=hν)
* Τα φωτόνια, όντας σωματίδια, σκεδάζονται από ελαφρώς δέσμια ατομικά ηλεκτρόνια
* Τα ηλεκτρόνια κινούνται με σχετικιστικές ταχύτητες
* Η [[ενέργεια]] και η [[ορμή]] πριν και μετά την σκέδαση είναι διατηρούμενες ποσότητες
Για τους λόγους αυτούς το φαινόμενο αυτό υπήρξε ένας από τους πρώτους θριάμβους της κβαντικής θεωρίας.
== Παραπομπές ==
{{reflist}}
== Βιβλιογραφία ==
* Serway, ''Physics for Scientists & Engineers, vol IV''.
* Σ. Τραχανάς, ''Κβαντομηχανική Ι''.
| |||