Явление Комптона

Казалось бы, не могло быть сомнения в волновой природе света, о которой свидетельствовали многочисленные явления дифракции. Однако фото- и комптон-эффекты противоречили этому представлению. Основная особенность фотоэффекта заключается в том, что энергия электрона, вылетающего из металла под влиянием освещения, не зависит от интенсивности света. Оказалось, что энергия этого электрона зависит лишь от частоты падающего на металл света. С классической точки зрения эти закономерности не понятны. Упруго связанный в металле электрон должен был раскачиваться полем света, и энергия, им воспринятая, должна была бы зависеть от интенсивности света. [c.425]

Однако в XX в. стало известно большое число явлений, свидетельствующих о том, что свет представляет собой поток материальных ча( тиц, получивших название световых квантов или фотонов. Представление о квантах, как уже указывалось выше, впервые было введено в науку в 1900 г. Планком. Корпускулярные свойства света особенно отчетливо проявляются в двух явлениях в фотоэффекте и эффекте Комптона. [c.20]

Прежде чем перейти к рассмотрению другого явления, показывающего корпускулярную природу света — эффекта Комптона, необходимо сказать о законе взаимосвязи массы и энергии. [c.21]

Эффект Комптона. В данном явлении фотоны, взаимодействуя с электронами, передают им часть своей энергии в результате этого увеличивается длина волны и меняется направление распространения излучения — происходит его рассеяние. Этот эффект был открыт в 1923 г. Комптоном (США). Он обнаружил, что при облучении различ- [c.22]

Это проявляется, с одной стороны, в таком явлении, как фотоэффект и эффект Комптона, а с другой — в способности потока микрочастиц к д и-фракции (огибание преград волнами) и интерференции (наложению волн). [c.29]

В теории эффекта Комптона это явление рассматривается как простое соударение между свободным электроном и фотоном, и к нему применяются законы сохранения энергии и импульса. Предположим, что квант света с энергией /п и импульсом ку/с соударяется с первоначально покоящимся электроном с массой и энергией т с . Пусть скорость электрона после соударения равна V. В этом случае масса электрона после соударения будет равна [c.126]

Возможен и другой случай, когда гамма-квант сталкивается с электроном, сообщает ему часть своей энергии и продолжает свое движение. Но после встречи он стал менее энергичным, более мягким , и в дальнейшем слою тяжелого элемента поглотить такой квант легче. Это явление носит название комптон-эффекта по имени открывшего его американского ученого. [c.268]

Явления, обнаруживаемые при бомбардировке вещества гамма-лучами, связаны либо с эффектом Комптона, либо с фотоэлектрическим эффектом. Поступающая энергия гамма-лучей выявляется в этих двух эффектах. Поскольку бомбардировка каждого элемента представляет собой особый случай, то для того чтобы дать полное описание явления, пришлось бы рассмотреть огромное число примеров. В тех случаях, когда подтверждается правильность некоторых очень важных допущений, можно определить порядок величины для распределения энергии при непосредственном взаимодействии гамма-лучей с веществом. Последующее поглощение вторичных излучений, а также образование ионов и возбужденных состояний будут рассмотрены ниже. Изменения соответствующего поперечного сечения для эффекта Комптона (ос) и фотоэлектрического эффекта (ор) как функции энергии поступающего гамма-излучения известны для большого числа элементов [47, 49, 50]. На рис. 7 приведены эти изменения для воздуха, алюминия, меди и свинца. В случае гамма-лучей с высокой энергией имеет место только эффект Комптона, тогда как причиной рассеяния энергии мягкого гамма-излучения является один лишь фотоэлектрический эффект. Кривые, которые показывают изменения поперечного сечения для обоих указанных эффектов, пересекаются при энергии Ег, характерной для данного элемента мишени. Изменения значений Ег, нанесенных на график, в зависимости от атомного номера Z, как видно из рис. 8, дают правильную кривую. [c.191]

Энергия Y-кванта обычно очень велика по сравнению с потенциалом ионизации атомов рассеивающего вещества, поэтому явление рассеяния можно рассматривать как процесс, идущий на свободных электронах. Рассеяние у-кванта свободным электроном, так называемый комптон-эффект, можно трактовать как процесс упругого соударения двух частиц — фотона с энергией, hv [c.120]

Представление о квантах, как уже указывалось выше, впервые было введено в науку в 1900 г. Планком. Корпускулярные свойства света особенно отчетливо проявляются в двух явлениях — в фотоэффекте и эффекте Комптона. [c.22]

В 1923 г. было открыто явление, названное по имени открывших его ученых эффектом Комптона и Дебая, также аод- [c.153]

Явление получило название эффекта Комптона по фамилии открывшего его американского физика. Теория эффекта основана на анализе законов сохранения импульса и энергии, причем и электрон, и квант света рассматриваются как сталкивающиеся частицы. [c.181]

Двойственность природы излучения. Явления диффракции света свидетельствуют о его волновой природе. С другой стороны, фотоэлектрические явления и эффект Комптона [ ] указывают на то, что излучение распространяется в виде частиц, обычно называемых. фотонами . Таким образом, при различных методах исследования обнаруживается та или другая сторона природы света. Если излучение рассматривать как поток фотонов, то, применяя в качестве измерительного приспособления электрон, их поло кение можно определить почти точно если же применить диффракционную решетку или узкую щель, то направление потока фотонов перестает быть определенным, о чем свидетельствует получающаяся диффракционная картина. Таким образом, в опыте Комптона положение фотона можно определить, но, вследствие столкновения последнего с электроном, происходит изменение импульса, что, как будет показано ниже, означает невозможность точного определения длины волны. В то же время при помощи решетки можно точно определить длину волны или импульс фотона, но при этом, как будет показано ниже, становится неопределенным положение фотона. Это показывает, что вообще должна существовать обратная зависимость между неточностью измерения положения фотона и неточностью измерения его импульса или длины волны. [c.39]

Завершая краткое изложение элементарных сведений об электромагнитном излучении, нельзя не отметить, что такие явления, как фотоэффект и эффект Комптона, можно понять лишь, если предположить, что свет состоит из отдельных частиц (корпускул). В свою очередь такие явления, как дифракция и интерференция света, достаточно убедительно можно объяснить, исходя из представлений о непрерывном волновом движении. Это позволяет заключить, что свет обладает двойственным характером в одних случаях он проявляет волновые свойства, в других — свойства частиц. [c.16]

НИЯ классической физики. Загадочной является все же двойственная корпускулярно-волновая природа света. В явлениях дифракции и интерференции свет ведет себя подобно волне, а в фотоэлектрическом эффекте и эффекте Комптона — как поток частиц. [c.21]

Коэффициент поглощения состоит из трех слагаемых, х, а и г, определяемых, соответственно фотоэффектом, эффектом Комптона и явлением образования пар. Энергии квантов, приведенные в табл.1, изменяются в пределах от 87 до 2620 кэв. В случае легких элементов (из которых в основном состоят естественные объекты биологического происхождения) поглощение излучения с энергиями от 2П0 до 2000 кэв, обусловленное фотоэффектом и образованием пар ничтожно по сравнению с поглощением вследствие эффекта Комптона. Фотоэффект имеет меньшее значение, чем эффект Комптона, даже для диапазона энергий характеристического рентгеновского излучения, испускаемого изотопами семейства тория поскольку вклад подобного излучения в общую величину суммарной дозы, обусловленной распадом этих изотопов, оказывается значительно меньше 1%, то во всех наших рассуждениях поглощением такого типа можно смело пренебречь. Сечение образования пар достигает измеримых величин только для максимальной энергии f-квантов Th ", равной 2,62 Мэе. При таких энергиях тс равно 0,04 а. Принимая это во внимание, мы получим в результате расчета мощность дозы, создаваемой излучением тория и продуктов его распада, которая только на несколько десятых процента ниже мощности дозы, которую мы получили бы, учитывая только комптоновское поглощение. То обстоятельство, что мы можем спокойно пренебречь всеми другими эффектами, кроме комптоновского рассеяния и поглощения, позволяет выражать первичную ионизацию через один параметр, связанный с местом наблюдения, а именно через s. Это допустимо, поскольку можно пренебречь энергией связи электронов, взаимодействующих с квантом отсюда следует, что сечение комптоновского взаимодействия прямо пропорционально числу электронов, приходящихся на 1 сж вещества. Тогда коэффициенты и в соотношении (8) можно записать следующим образом [c.16]

Примечание. т-Лучи возникают при естественных и искусственных превращениях атомных ядер, при превращении пар электрон — позитрон (см. стр. 468) и др. у-Лучи представляют поток гамма квантов ( -квантов). При столкновении у-кванта с ядром атома или электроном наблюдается ряд явлении фотоэффект", эффект Комптона и др. При фотоэффекте f-квант передает электрону атома полностью свою энергию е (см. стр. 465 и 475) в результате электрон вылетает из атома с кинетической энергией = —W (W—энергия связи электрона в атоме). [c.471]

Иной тип взаимодействия с веществом представляет собой эффект Комптона. Фотон у-лучей отдает часть своей энергии электрону атома получается фотон меньшей энергии, причем изменяется и направление его движения. Электрон выбрасывается со своей орбиты и все явление в целом происходит так, как будто бы столкнулись две частицы. Кинетическая энергия, полученная электроном, плюс работа, необходимая для удаления его из атома (работа выхода), равны убыли энергии фотона [c.95]

В основе современного учения о строении атома лежат представления квантовой механики о двойственной корпускулярно-волновой природе микрочастиц. Элементарные частицы, например электроны, наряду со свойствами вещества, обладают и свойствами электромагнитного поля. Это проявляется, с одной стороны, в таком явлении, как фотоэффект и эффект Комптона, а с другой,— в способности потока микрочастиц к дифракции (огиба]ние преград волнами) и интерференции (наложению волн). [c.12]

При рассмотрении вопроса об отражении рентгеновских лучей от поверхности кристаллов (стр. 26) предполагалось, что длины волн отраженных лучей совпадают с исходными. Однако Комитон [32], изучая рассеяние рентгеновских лучей твердыми телами, нашел, что в отраженном луче появляется излучение с длинами воли, большими чем в падающем пучке. Это явление, необъяснимое с точки зрения волновой теории света, было вскоре объяснено самим Комптоном с помощью квантовой теории. Поскольку энергия кванта рентгеновского излучения (/гv) очень велика по сравнению с энергией связи электрона в рассеивающем твердом теле, эффект Комптона обычно рассматривается как явление соударения падающих фотонов и свободных электронов. Электрон, рассеивающий рентгеновское излучение, получает энергию отдачи , достаточную для его вылета из твердого тела. [c.126]

Фотоны. Ослабление потока фотонов высокой энергии (рентгеновы и -лучи) в веществе представляет собой сложное явление и определяется тремя различными процессами фотоэффектом (абсорбция), комптон-эффектом (рассеяние) и процессом образования пар. [c.177]

Число образованных при этом ионов всегда очень мало по сравнению с числом прореагировавших молекул. Вопрос о роли этого явления в механизме химических процессов остается пока открытым. Комптон и Лэнгмюр пришли к выводу, что эмиссия электронов при действии таких газов, как H S, H l, СО , НгО, СОС , S l,, О,, lj и ВГг, на электроположительные металлы, как например натрий, калий и амальгамированный алюминий, является отчасти термоионной, а отчасти фотоэлектрической, связанной с явлениями хемилюминесценции. Однако наблюдалось много других случаев эмиссии ионов и электронов, где образование электронов следует повидимому отнести за счет испускания их активными молекулами, энергетически способными к такой эмиссии и образующимися в качестве промежуточных продуктов при химической реакции О. В. Ричардсон (Ri hardson) и Линд дали в своих книгах превосходный обзор работ об ионизации яри химических процессах. Более позднее исследование Брюйером окисления NO, термического распада NOj, N Og и О3 и окисления NO, посредством Og привело к выводу, что отношение числа образующихся при реакции ионов к числу прореагировавших молекул порядка 10 . [c.53]

Теперь обсудим связь нашей общей задачи равновесия с некоторыми специальными случаями, изученными ранее. Наиболее обычный случай учета явления изомерии при расчетах термодинамических характеристик — увеличение энтропии в эквимолярной смеси оптических изомеров, выводящееся в учебниках (например, [441]) из энтропии смещения. Эта поправка тривиальным образом вытекает [437] из соотношений (112)—(116). Приведем еще примеры, которые можно рассматривать как конкретные реализации нашей общей схемы. В связи с уже упомянутым заторможенным вращением [285] Астон и сотр. [286] обсуждали проблему расчета термодинамических функций для равновесной смеси двух конформеров. На эти результаты ссылался Комптон [442] при расчетах термодинамических функций сопряженных соединений. В работе Хитли [443] рассмотрена аналогичная задача для алкапов. В работах [444—446] при расчетах термодинамических характеристик циклических систем учитывалась геометрическая таутомерия [53]. Значение изомерии для термодинамики образования молекулярных комплексов отмечалось в работах [447, 448]. В термодинамике макромолекул применяется техника поворотно-изомерных состояний, развитая Волькенштейном [449] и Флори [500] на основе приближенного учета изомерии, обусловленной заторможенным вращением. В литературе имеется ряд таких расчетов весовых множителей для отдельных конформаций цепей (см., например, работы [208, 443,451—455]). Работы [455, 456] также посвящены влиянию поворотной изомерии на термодинамические функции. [c.110]

Эффект Комптона. В данном явлении фотоны, взаимодействуя с электронами, передают им часть своей энергии в результате этого увеличивается длина волны меняется направление распрбстранения излучения — происходит его рассеяние. Этот эффект был открыт в 1923 г. Комптоном (США). Он обнаружил, что при облучении различных веществ рентгеновскими лучами длина волны рассеянного излучения оказывается больше, чем первоначального. При этом изменение длины волны Ак не зависит от природы вещества и от длины волны первоначального излучения оно однозначно определяется величиной угла ф между направлениями рассеянного и первоначального излучений. [c.25]

Дуализм волн и корпускул. Рассматривая разные опти ческие явления, легко видеть, что в некоторых из них свет веде себя как поток материальных частиц (фотонов), а в других — как. волны. К первым относится большинство явлений, связанных с испусканием и поглощением света материальными телами. Они хорошо объясняются квантовой, т. е. корпускулярной теорией света, то время как волновая теория не только не объясняет их, яс даже им противоречит. Яркими примерами могут служить рассмотренные выше фотоэлектрический эффект и эффект Комптона, где фотоны ведут себя примерно так, как материальные тела с определенной массой и кинетической энергией, летящие по определенным направлениям. В противоположность этому большинстз. -явлений, связанных с распространением света (диффракция, и -терференция, поляризация и пр.), хорошо объясняются волново теорией света, ко находятся в полном противоречии с корпускулярной. Квантовая теория света внесла, таким образом, в физические представления непривычный дуализм — мы принуждены приписывать свету двойственные свойства волн и корпускул. [c.41]

В 1923 г. было открыто явление, названное по имени открывших его ученых эффектом Комптона и Дебая, также подтверждавшее корпускулярную теорию света Явление это состоит в том, что при столкновении фотона с электроном фотон,теряя энергию, отклоняется электрон же, приобретая ее от фотона, вылетает под определенным углом к направлению движения фэтона. Этот процесс напоминает столкновение двух биллиардных шаров (рис. 36). [c.157]

Законы излучения чёрного тела. Под излучением мы будем понимать в этой главе, с одной стороны, процесс испускания различными телами электромагнитных волн, с другой, — явление распространения этих волн в среде. Во втором случае мы будем применять наравне со словом излучение также слово радиация, особенно, когда применение термина излучение к обоим процессам могло бы повредить ясности изложетптя. Весь ко мплекс явлений, сопровождающих электромагнитное излучение, заставляет рассматривать это явление, с одной стороны, как распространение электромагнитных волн, с другой стороны, как распространение особых частиц — световых квантов или фотонов. В этих элементарных частицах как бы сосредоточена вся энергия излучения в строго определённых количествах, или квантах. Каждый фотон всегда несёт с собой энергию, равную /гм, где V — частота колебаний в соответствующей электромагнитной волне, а /г — постоянная Планка, имеющая размерность действия (т. е. произведеция энергии на время) и равная 6,54 10 + + 0,5% эрг сек ). При взаимодействии с атомами и молекулами или электронами фотоны либо целиком поглощаются с переходом энергий излучения в другие виды энергии (поглощение света твёрдыми телами, фотононизация газов в объёме, внещний фотоэффект и т. д.), либо отдают лишь часть своей энергии, продолжая двигаться всё с той же скоростью света (эффект Комптона, комбинационное рассеяние света). В этом случае изменяется лищь частота V соответствующих фотону электромагнитных волн. Импульс фотона равен . [c.313]

Артур Холли Комптон (1892—1962)—крупный американский физик. В 1923 г. открыл явление изменения длины волны рентгеновских лучей в результате рассеяния нх электронами (за что был удостоен Нобелевской премии). Разработал эффективный метод измерения дл1Н1 волн реитгенонсиих лучей, В числе дру их ученых-атомников принимал участие о создании атомного ору кия Б США. [c.119]

Очевидно, зависимость показателя преломления от частоты должна быть сходной с зависимостью поляризуемости. Если частота приближается к значению, характерному для полосы поглощения, показатель преломления возрастает, причем возрастание наиболее заметно для сильных полос (т. е. для полос с большими силами осцилляторов fl). Это и есть явление дисперсии. Интересно отметить, что при очень высоких частотах знаменатели в сумме (Д-31) отрицательны, так что показатель преломления меньше единицы. Показатели преломления, несколько меньшие единицы, действительно наблюдаются всегда при прохождении рентгеновских лучей через вещество. Так, стеклянные призмы отклоняют рентгеновские лучи в направлении, противополол<ном тому, которое наблюдается в случае видимого света (см. книгу Комптона и Аллисона [51, гл. 4). [c.458]

При рассеянии монохроматического пучка рентгеновских лучей было обнаружено, что в рассеянных лучах присутствуют компоненты с длиной волны, большей, чем у падающего излучения. Комптон [10] объяснил это явление тем, что излучение ведет себя как частица или квант с энергией к и импульсом ку с при столкновении с электроном в рассеивающем веществе он теряет энергию и, отразившись, имеет уже меньшую частоту (бблыггую длину волны). Из законов сохранения энергии и импульса Комптон получил соотношение [c.17]

Фотопроводимость в антрацене измеряется значительно легче, поэтому ей уделено больше внимания. Первый вопрос, который возникает при исследовании этого явления, это вопрос о положении порога, т. е. о максимальной длине волны, при которой наблюдается фотопроводимость. В неорганических полупроводниках энергия фотона с этой длиной волны, как правило, должна быть равна ширине энергетической щели, т. е. вдвое превосходить величину, называемую здесь энергией активации. В антрацене это далеко не так. Вартанян [169] установил, что граница находится около 4000 А, или около 3 эв. Это значительно больше, чем удвоенная энергия активации, и поэтому последовало много работ по изучению спектральной чувствительности фотото а. Вскоре было показано, в основном в работах Лайонса и его сотрудников [26, 27, 22], что между спектральной чувствительностью фототока и спектрами поглощения имеется большое соответствие. В поверхностной ячейке максимум фоточувствительности совпадал с максимумом спектра поглощения. Поскольку антрацен является двуосным кристаллом, то спектры поглощения по двум направлениям поляризации несколько отличаются Бри и Лайонс [21] нашли, что фототок был наибольшим при освещении в том направлении поляризации, которое дает наибольшее поглощение. В серии работ Лайонса, Бри и Морриса [99, 100, 103, 105] были проведены исследования и многих других углеводородов. Соответствие было настолько хорошим, что авторы предложили использовать спектральную чувствительность как метод получения спектров поглощения или по крайней мере коэффициентов поляризации для определенных оптических переходов. Лайонс [101] дал убедительное объяснение этого явления. Он предположил, что носители образуются только при достижении экситонами поверхности кристалла. Так как меньшее поглощение ведет к уменьшению числа экситонов, достигающих поверхности (за единицу времени), то образуется меньший фототок большее поглощение ведет к обратному следствию. Исследуя чувствительность фототока на поверхности антрацена, Еременко и Медведев [46] пришли к такому же выводу. Они вычислили расстояние, на которое диффундируют экситоны эта величина оказалась равной 2000 A. Комптон, Шнайдер и Уэддингтон [35] дали совершенно иное объяснение. Они показали, что подвижность носителей на поверхности может быть выше, чем внутри вещества. Если свет погло- [c.24]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология