Эффект Комптона

Министерство  образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию 

     Государственное образовательное  учреждение

     высшего профессионального  образования

     “ОРЕНБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ” 

     Физический  факультет 

     Кафедра биохимической физики 
 
 
 

Лабораторная работа 

по дисциплине “Ядерная физика” 
 

“ ЭФФЕКТ КОМПТОНА ”

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                                                                                          Руководитель работы

     ____________Никиян.А.Н.

             “___”__________________2011г.

                                                                                                                      Исполнитель

                                                                            Студент гр. 08БФ Королькова А.А.

     “___”__________________2011г.

          

       
 
 
 

     Г.Оренбург 2011. 
 

ЦЕЛЬ  РАБОТЫ:

• Знакомство с моделями электромагнитного излучения и их использованием при анализе процесса рассеяния рентгеновского излучения на веществе.
• Экспериментальное подтверждение закономерностей эффекта Комптона.
• Экспериментальное определение комптоновской длины волны электрона.

КРАТКАЯ ТЕОРИЯ:

МОДЕЛИ электромагнитного  излучения (ЭМИ):

луч – линия  распространения ЭМИ (геометрическая оптика)

волна – гармоническая  волна, имеющая амплитуду и определенную длину волны или частоту (волновая оптика),

поток частиц (фотонов) используется в квантовой оптике и для объяснения многих эффектов, на которых основана квантовая теория строения вещества.

Характеристики  всех моделей связаны друг с другом.

ЭФФЕКТОМ КОМПТОНА называется появление рассеянного излучения с большей длиной волны при облучении вещества монохроматическим рентгеновским излучением.

РЕНТГЕНОВСКИМ называется электромагнитное излучение, которое  можно моделировать с помощью  электромагнитной волны с длиной от 10^-8 до 10^-12 м, или с помощью потока фотонов с энергией от 100 эВ до 10⁶ эВ.

Первая модель применяется для описания рентгеновского излучения, распространяющегося от источника до вещества. Оно представляется, как монохроматическая волна с длиной l.

Волновая модель применяется и для описания рассеянного  под углом J рентгеновского излучения, идущего от вещества (КР) до регистрирующего устройства (рентгеновского спектрометра РС). 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Рассмотрим процесс  столкновения падающего рентгеновского фотона (энергия w, импульс ) с покоящимся электроном вещества. Энергия электрона до столкновения равна его энергии покоя mc², где m – масса покоя электрона. Импульс электрона равен 0.

После столкновения электрон будет обладать импульсом  и энергией, равной  . Энергия фотона станет равной w’ , а импульс ’.

Из закона сохранения импульса и энергии вытекают два равенства 

w + mc² = w’ +   и = + ’.

Разделив первое равенство на второе, возведя в  квадрат и проведя некоторые преобразования (см.учебник (3) стр.45), получим формулу Комптона

Dl = l’ - l = l_C (1 - cosJ),  где комптоновская длина волны l_C = .

Для электрона  l_C = 2.43 10^-12 м.

ИЗМЕРЕНИЯ