Atom fizikasi

9- LABORATORIYA ISHI

KOMPTON EFFEKTINI KUZATISH

1922 yil amerikalik fizik olim Artur Kompton (1892-1962) rentgen nurlarining kuchsiz bog’langan elektronlardan iboat bo’lgan moddalarda sochilishini o’rganish davomida, sochilgan rentgen nurlarining to’lqin uzunligi (chastotasi) o’zgarishini aniqladi. Ushbu effekt olim nomi bilan Kompton effekti deb nomlandi va 1927 yilda ushbu effektini kashf etgan uchun A.Komptonga Nobelь mukofati berildi.

Kompton tajribasining sxemasi rasmda keltirilgan. Rentgen trubkasidan chiqayotgan to’lqin uzunligi  bo’lgan monoxramatik rentgen nurlari D va D₁ diagramalar orqali o’tadi va nozik nurlar dastasi ko’rinishida sochuvchi moddaga kelib tushadi. Sochilgan nurlar rentgen nurlar spektrografi yordamida analiz qilinadi.

Bu tajriba yordami bilan Kompton, sochilgan rengen nurlarning to’lqin uzunligi ¹ ga kattalashishini aniqladi. Tajribadan quyidagiga munosibat aniqladi.
(1)
bu yerda -sochiish burchagi (birlamchi nurlar tarqalish yo’nalishi bilan sochilgan nurlar yo’nalishi orasidagi burchak),
K0,214A⁰-tajriba topilgan Kompton doimiysi.
Kompton effektini yorug’likning kvant nazariyasi asosida tushuntirildi. Kvant naeariyasi natijalarning tajriba olingan ma’lumotlar bilan mos tushushi, yorug’lik foton nazariyasi foydasiga to’g’ri ekanligini yana bir bor isbotladi. «Foton» termini A.Kompton tomonilan kiritilgan bo’lib, u hamma foydalanadigan terminga aylandi. Binobarin Kompton hodisasi yorug’lik kvant nazariyasini tasdiqlovchi eksperimental faktlar biri hisoblanadi.
Kompton effektining kvant nazariyasini qisqacha bayon qilamiz.
Rentgen yoki -kvantlarning erkin elektronlarda elastik sochilishini ko’rib chiqamiz. Erkin elektronlar deb Ye_bog’E_e shart bajarilgan elektronlarga aytiladi( Ye_bog’-elektronning atomdagi bog’lanish energiyasi, Ye_e- elektronga kvantlar tomonida sochilish natijasida beriladigan energiya). Faraz qilaylik tinch turgan m₀ massali elektronga energiyasi hv bo’lgan fotonlar(rentgen nurlar yoki -nurlar kvanti) kelib tushsin. Elastik to’qnashish natijasida elektron mv impulьsga,  burchakka sochilgan foton esa hv energiyaga ega bo’ladi.
Energiya saqlanish qonunini ushbu hol uchun yozamiz
(2)
impulьs saqlanish qonunini –rasmdagi chizmadan foydalanib quyidagi ko’rinishda yozamiz.
(3)
(2) tenglamani quyidagi ko’rinishda yozamiz.
(4)
(4) dan (3) ni ayiramiz va

formulani e’tiborga olib quyidagini olamiz:

CHastotadan, to’lqin uzunligini topamiz

(5)
bu yerda
(5) formula, tajriba orqali olingan (1) formulaning o’zginasidir. Ushbu h, m₀ va s kattaliklarning qiymatini qo’ysak Kompton doimiysi son qiymatin olamiz. Kompton doimiysi ifodasini boshqa ko’rinishda ham yoziladi. bu yerda . Foton energiyasi ni hisobga olib yozsak ko’rinishi bo’ladi ya’ni .
Ma’lum bir  burchakka sochilgan foton energiyasi bilan, birlamchi foton energiyasi orasidagi bog’lanishni, (4) ifodadan foydalanib (to’lqin uzunligidan chastotaga o’tish orqali) olish mumkin:

bu yerdan (6)
Sochilgan nurlanish energiyasining sochiilish burchagiga bog’liqlik grafigini –rasimda ko’ratilgan.



0  

Energiya saqlanish qonuni va (6) ifodadan foydalanib, fotonning elektron bilan to’qnashish natijasida unga beradigan energiyasi Ye_e ni aniqlovchi ifodani olish mumkin:

Gamma-kvantlar yoki rentgen nurlarining erkin elektronlarda sochilishi sababli, to’lqin uzunligi siljishi  va sochilgan nurlanish energiyasi ,sochuvchi modda materialiga bog’liq emas. Lekin siljigan va siljimagan komponetlar intensivligi, sochuvchi modda materialiga sezilarli ravishda bog’liq bo’ladi. Ma’lum bir  burchak ostida sochilgan nurlanish spektrida siljigan komponent bilan bir vaqtda boshlang’ich to’lqin uzunligi  bo’lgan siljimagan komponentlar ham mavjud bo’ladi. Buning asosiy sababi -kvantlarning atomiga kuchli bog’langan elektronlarda sochilishidir. Ushbu holda -kvantlar yaxlit atomlar bilan o’zaro ta’sirlashadi va atom massasi M_am m_e bo’lgan uchun sochilgan -kvantlar energiyasi o’zgarmaydi.
Atomi bilan kuchsiz bog’langan elektronlar yengil materiallarda ko’p bo’ladi. SHuning uchun ham ushbu ishda siljigan komponentlar intensivligini oshirish uchun sochuvchi modda sifatida organik moddalardan foydalaniladi ya’ni -kvantlar asosan yengil vodorod va uglerod atomlari bilan o’zaro ta’sirlashadi. Kichik sochilishi burchagida, siljimagan komponentlarni ularning kichik intensivligi sababli kuzatish mumkin bo’lmaydi.