Dərslik respublikanın universitetlərinin fizika fakültələrinin tələbələri üçün "Atom fizikası"
Download 18.1 Mb. Pdf ko'rish
|
- Bu sahifa navigatsiya:
- Ё12. Kompton effekti
|
Жцлшд M M S 1 S 2 F L R M M S 1 S 2 F L R
62 elementar zərrəciklərin öyrənilməsində böyük rol oynamışdır və mühüm əhəmiyyət kəsb etməkdə davam edir. Botenin istifadə etdiyi təcrübə qurğusunda (şəkil 11.1) S 1 və S 2 heyger sayğacları arasında simmetrik olaraq nazik dəmir və ya mis F lövhəsi (folqası) yerləşdirilmişdir. Bu lövhə yandan kifayət qədər böyük sərtliyə malik olan R rentgen şüaları ilə işıqlandırılır və bunun sayəsində onun özü xarakteristik rentgen şüalanmasının (rentgen flüoressensiyası) mənbəyinə çevrilir. Rentgen kvantının heyger sayğaclarından hər hansı birinə düşməsi dərhal (~0,001 saniyədən gec olmayaraq) elektrometrdə göstəricinin titrəyişinə səbəb olur. Bu titrəyişlər isə hərəkət edən L lentində xüsusi M mexanizmi vasitəsilə avtomatik qeyd olunur. Əgər klassik fizika təsəvvürlərinin tələb etdiyi kimi F mənbəyindən şüalanan enerji bütün istiqamətlərdə eyni yayılsaydı, onda hər iki sayğac eyni zamanda işə düşməli və lentdəki qeydlər bir-birinin qarşısında alınmalıdır. Əgər F mənbəyi rentgen kvantlarını sağa və sola nizamsız və asılı olmayaraq buraxmış olsaydı, onda sayğacların da işə düşməsi zaman etibarı ilə nizamsız və asılı olmadan baş verməli və bunun da nəticəsində
müşahidə olunur. Bu isə o deməkdir ki, F mənbəyinin rentgen flüoressensiya şüalanması təsadüfən gah sağ, gah da sol sayğaca doğru hərəkət edən kvantlar şəklində baş verir.
Beləliklə, Bote təcrübəsi əyani şəkildə isbat etdi ki, işıq nəinki enerji kvantları şəklində buraxılır və udulur, o, həm də enerji kvantları şəklində yayılır. Yuxarıda təsvir olunan təcrübələrdə əslində rentgen şüalanmasının zəif sellərində flüktuasiyalar müşahidə olunmuş və öyrənilmişdir. Lakin görünən işıq ilə belə hadisələrin öyrənilməsi spektrin görünən oblastında kvantların enerjisinin az olması (kiçik kvantlar) sayəsində xeyli çətindir. Mövcud olan obyektiv qeydə alma üsullarının həssaslığı görünən işığın ayrı-ayrı kvantlarının qeydə alınması üçün kifayət deyil. Görünən işığın zəif sellərinin müşahidə olunması S. İ. Vavilovun təcrübələrində həyata keçirilmişdir. Vavilov belə bir amilə əsaslanmışdır ki, insan gözü işıq kvantlarına çox həssasdır. Belə ki, göz ayrıca bir kvanta reaksiya vermirsə də, təcrübələrin göstərdiyi kimi, minimum işıq hissiyyatı üçün hər saniyədə gözə düşməsi tələb olunan kvantların sayı heç də çox deyildir. Vavilovun ölçmələrinə görə gözün maksimum həssaslıq oblastında ( λ =550 nm) istirahət etmiş (yorğun olmayan) göz üçün minimum işıq hissiyatı (hissiyat astanası) bir saniyədə müşahidəçinin gözünə orta hesabla 200 kvant düşdükdə yaranır. Ümumiyyətlə isə müxtəlif müşahidəçilərin gözləri üçün həssaslıq astanası 10-larla fotondan bir neçə yüz fotona qədər intervalda dəyişir. İşığın belə intensivliyində Vavilov işıq selinin aydın ifadə olunan statistik xarakterli flüktuasiyalarını müşahidə etmişdir. Bu, o deməkdir ki, gözün qəbul etdiyi bəzi parıltılarda fotonların sayı həssaslıq astanasından az, digərlərində isə çox olur. O, görünən işığın zəif selində intensivliyin flüktuasiyalarını vizual müşahidə etmək üçün həssas üsul işləyib hazırlamışdır. Bu flüktuasiyaların çoxillik təcrübi tədqiqi nəticəsində Vavilov belə nəticəyə gəlmişdir ki, onlar qaz molekullarının sayının flüktuasiyalarına oxşar olaraq baş verir, yəni işıq seli fotonlardan ibarətdir. Öz aralarında koherent olan işıq şüalarında flüktuasiyaların tədqiqinə dair Vavilov təcrübələri göstərdi ki, koherent şüalarda flüktuasiyalar bir-birindən asılı olmayaraq baş verir. Bu isə onu
63
göstərir ki, öz aralarında koherent olan şüalarda fotonlar özlərini bir-birindən asılı olmayaraq aparırlar. Polyarizələnmiş işıq şüalarında da flüktuasiyaların bir-birindən asılı olmayaraq baş verdiyi təcrübə ilə təsdiq olundu. Bu isə polyarizasiya anlayışının ayrıca götürülmüş bir fotona aid olduğunu göstərir. Polyarizasiya prosesi isə ondan ibarətdir ki, polyaroid üzərinə düşən işıq şüasındakı hər hansı bir foton polyaroiddən keçdikdən sonra uyğun polyarizasiyaya uğrayaraq polyarizə olunmuş şüalardan birinin daxilində hərəkət edir. Beləliklə, yuxarıda göstərilən təcrübi faktların təhlili göstərir ki, işıq kvantlarının, fotonların mövcud olması haqqındakı fərziyyələr doğrudur. Belə demək olar ki, ν
tezliyinə malik işıq atomdan h ν enerji kvantı kimi buraxılır. Bu kvant fəzada işıq sürətinə bərabər sürətlə yayılır və maddə ilə qarşılıqlı təsir zamanı isə kvant kimi də udulur. Deməli, təcrübələr vasitəsilə xüsusi işıq hissəciklərinin (kvantlarının), yəni fotonların mövcudluğu isbat olundu. Fotonun enerjisinin E=ħ ω olduğu Plank tərəfindən fərz edilmiş (bax: Ё8) və fotonun bir zərrəcik kimi impulsa da malik olması qəbul olunmuşdur (bax: Ё10). Lakin fotonun impulsa malik olmasını aşağıdakı mülahizələr əsasında isbat etmək və bu impulsun qiymətini hesablamaq olar. Fərz edək ki, cismin səthinə perpendikulyar olaraq ω tezlikli işıq dalğası seli düşür və cisim tərəfindən udulur. Klassik elektrodinamikadan məlum olduğu kimi, cismin səthinə düşən işığın yaratdığı təzyiq elektromaqnit dalğasının enerjisinin W sıxlığına bərabərdir. Hər bir fotonun enerjisi ħ ω olduğundan, səthə düşən işıq selinin vahid həcmində olan fotonların sayı W/ħ ω olar. Fotonlar c işıq sürəti ilə hərəkət etdiyindən cismin vahid səthinə 1 saniyə ərzində düşən fotonların sayı cW/ħ ω olar. Əgər bir fotonun impulsunu p ilə işarə etsək, ümumi impuls pcW/ħ ω olar. Lakin cismin vahid səthinə 1 saniyə ərzində verilən impuls səthə göstərilən təzyiqə bərabərdir ki, yuxarıda qeyd etdiyimiz kimi, bu təzyiq də elektromaqnit enerjisinin W sıxlığına bərabərdir. Beləliklə, ayrıca bir fotonun impulsunu hesablamaq üçün aşağıdakı ifadəni yaza bilərik:
ω h Buradan fotonun impulsu üçün c E c p = = ω h
(11.1) alırıq. Qeyd edək ki, (11.1) ifadəsini nisbilik nəzəriyyəsindən məlum olan düsturlardan istifadə etməklə də almaq olar. Elektromaqnit dalğası impulsa malik olduğu üçün, fərz olunur ki, fotonun da impulsu olmalıdır. Bir-birinə nəzərən 0 υ
iki K və K ′ hesablama sisteminə baxaq. Bu hesablama sistemlərinin x və x′ oxlarını 0 υ
vektoru istiqamətində yönəldək. Fərz edək ki, foton da həmin istiqamətdə hərəkət edir. K və K ′ hesablama sistemlərində fotonun enerjisi, uyğun olaraq, ħ ω və ħ ω ′ olsun. Nisbilik nəzəriyyəsinə görə ω və ω ′ tezlikləri arasında aşağıdakı əlaqə vardır: 2 2
0 1 1 c c υ υ ω ω − − = ′ (11.2) Deməli,
64 2 2 0 0 1 1 c c E E υ υ − − = ′
(11.3) K sistemində fotonun impulsunu P r , K ′ sistemində isə P′ r ilə işarə etsək, onda fotonun x oxu boyunca hərəkət etməsini nəzərə almaqla P x =P və P P x ′ = ′ yaza bilərik. Nisbilik nəzəriyyəsindən məlumdur ki, bir inersial hesablama sistemindən digərinə keçdikdə hissəciyin enerji və impulsu aşağıdakı düstura uyğun olaraq çevrilir: 2 2
0 1
P E E x υ υ − − = ′ (11.4) Bizim baxdığımız halda (11.4) ifadəsində P
-in əvəzinə P yazmaq olar. Onda (11.3) və (11.4) düsturlarının müqayisəsindən E (1 – υ 0 /c) = E – υ 0 P və ya c c E P ω h = =
alırıq ki, bu da (11.1) ifadəsinin eynidir. Nisbilik nəzəriyyəsində göstərilir ki, impuls və enerji arasında E=pc (11.1) əlaqəsi yalnız c işıq sürətilə hərəkət edən və sükunət kütləsi sıfra bərabər olan zərrəciklər üçün mümkündür (bax: Ё10). Beləliklə, E=ħ ω kvant düsturuna və nisbilik nəzəriyyəsinin ümumi prinsiplərinə görə məlum olur ki, fotonun sükunət kütləsi sıfra bərabərdir və foton həmişə c işıq sürətilə hərəkət edir. Deməli, c işıq sürətindən kiçik sürətlə hərəkət edə bilən və ya sükunətdə ola bilən elektron, proton, neytron və s. zərrəciklərdən fərqli olaraq, foton xüsusi növ zərrəcikdir. Fotonun sükunət kütləsi sıfra bərabər olsa da, hərəkət edən fotonun kütləsi sıfırdan fərqlidir və bu kütlə nisbilik nəzəriyyəsində enerji ilə kütlə arasında əlaqəni müəyyən edən E=mc 2 düsturuna əsasən tapılır: 2 2 2 c h c c E m ν ω = = = h
(11.5) Onda c sürətilə hərəkət edən m kütləli fotonun impulsu c E c c c mc P = = ⋅ = = ω ω h h 2
olar ki, bu da yenə (11.1) ifadəsinin eynidir. (11.1) düsturunda ω dairəvi tezliyin əvəzinə λ π ω c 2 = yazsaq fotonun impulsu üçün λ λ π h k P = = = h h 2
(11.6) ifadəsi alınar. Burada λ - işığın dalğa uzunluğu, k=2 π / λ isə dalğa ədədidir. Foton elektromaqnit dalğasının yayıldığı istiqamətdə hərəkət edir. Bunu göstərmək üçün (11.6) ifadəsini vektor şəklində yazırlar:
r h r =
(11.7) Burada – dalğa vektorudur və onun ədədi qiyməti (11.6) düsturundan tapılır. dalğa vektoru dalğanın yayılma istiqamətini göstərir. Beləliklə, (11.7) düsturuna görə, fotonun
r
r
r impuls vektoru da dalğanın yayılması istiqamətində yönəlmişdir. Elektromaqnit sahəsinin fotonlar çoxluğundan ibarət olması təsəvvürlərinə
65 əsaslanaraq mütləq qara cismin şüalandırma qabiliyyəti ilə tarazlıqda olan şüalanmanın enerji sıxlığı arasında əlaqəni ifadə edən düsturu almaq olar (bax: Ё4). Fərz edək ki, tarazlıqda olan şüalanma ilə dolu boşluğun vahid həcmində tezliyi ( ω , ω
ω ) intervalında yerləşən dn ω sayda foton vardır. Onda həmin tezlik intervalına düşən enerji sıxlığı
ω
ω
ω =ħ ω dn ω
(11.8) olar. Qaz molekullarına oxşar olaraq fotonlar boşluğun daxilində bütün istiqamətdə xaotik hərəkət edirlər. Ona görə də boşluğun divarının vahid səthinə vahid zamanda zərbə vuran fotonların sayı ω
4 1 olar. Əgər divar mütləq qaradırsa, o, bütün bu fotonları uducaq və deməli,
ω ω
h 4
enerjisi alacaqdır. Tarazlıq şüalanması halında mütləq qara divar həmin enerjini şüalandıracaqdır. Beləliklə, ω ω
ω cdn d T f h 4 1 ) , ( =
(11.9) yaza bilərik. (11.9) və (11.8) ifadələrinin müqayisəsindən ) ,
4 ) , ( T u c T f ω ω =
(11.10) alırıq ki, bu da bizə məlum olan (4.10) düsturunun eynidir. Beləliklə, məlum olur ki, bir çox hallarda baş verən hadisələr zamanı işıq özünü fotonlar seli kimi aparır. Lakin unutmaq olmaz ki, işığın interferensiya və difraksiyası kimi hadisələr yalnız işığın dalğa nəzəriyyəsi ilə izah oluna bilər. Beləliklə, işığın təbiətində korpuskul-dalğa dualizmi (ikili xassə) müşahidə olunur: bəzi hadisələrdə işığın dalğa təbiəti özünü büruzə verir və o, özünü elektromaqnit dalğası kimi aparır; digər hadisələrdə isə işığınkorpuskul təbiəti təzahür edir və o, özünü fotonlar seli kimi aparır. Bununla əlaqədar olaraq (11.6) düsturunun dərin fiziki mənaya malik olduğu şübhəsizdir. Çünki bu düstur fotonun dalğa və korpuskul xassələrini ifadə edən kəmiyyətləri əlaqələndirir. Sonralar görəcəyik ki, korpuskul-dalğa dualizmi yalnız işıq zərrəciklərinə (fotonlara) xas olmayıb, həm də maddənin zərrəciklərinə (elektronlara, protonlara, atomlara və s.) aiddir. İşığın dalğa və korpuskul xassəsinin təzahür etməsi hansı nisbətdə baş verir? Bu suala cavab vermək üçün hər hansı bir səthin işıqlanmasını həm dalğa, həm də korpuskul baxımından izah edək. Dalğa təsəvvürlərinə görə səthin müəyyən nöqtəsində işıqlanma düşən işıq dalğasının amplitudunun kvadratı ilə düz mütənasibdir. Korpuskul təsəvvürlərinə görə isə işıqlanma fotonlar selinin sıxlığı ilə düz mütənasib olmalıdır. Deməli, işıq dalğasının amplitudunun kvadratı ilə fotonlar selinin sıxlığı arasında bir başa mütənasiblik vardır. Enerji və impulsun daşıyıcısı fotondur. Ona görə də səthin foton düşən nöqtəsində enerji ayrılır. Dalğanın amplitidunun kvadratı isə fotonun səthdəki verilmiş nöqtəyə düşməsi ehtimalını müəyyən edir. Başqa sözlə, fəzanın verilmiş nöqtəsini daxilinə alan dV həcm elementində fotonun müşahidə olunması ehtimalı dp= χ
2
(11.11) düsturu ilə təyin olunur. Burada χ - mütənasiblik əmsalı, A – işıq dalğasının amplititudur. 66
Beləliklə, yuxarıda deyilənlərdən aydın olur ki,fotonların işıq düşən səth üzrə paylanması statistik xarakter daşımalıdır, yəni flüktuasiyalı olmalıdır (bərabər paylanma olmamalıdır). Təcrübələrdə işıq düşən səthin bərabər işıqlanmasının səbəbi isə ondan ibarətdir ki, fotonlar selinin sıxlığı adətən çox böyük olur. Məsələn, oxuyarkən gözün yorulmaması üçün tələb olunan 50 lk işıqlanmada və 550 nm dalğa uzunluğunda 1 sm 2
səthə 1 saniyə ərzində təqribən 2 ⋅10
13 foton düşür. Nisbi flüktuasiya, yəni statistik kəmiyyətin onun orta qiymətindən nisbi meyli (fərqi) hissəciklərin sayının kvadrat kökü ilə tərs mütənasibdir. Ona görə də fotonlar selinin yuxarıda göstərilən qiymətində flüktuasiyalar hiss olunmayacaq dərəcədə olur və səth bərabər işıqlanmış kimi görünür və bu da dalğa nəzəriyyəsinə tam uyğundur. Əgər fotonlar selinin sıxlığı çox kiçik olarsa, onda yuxarıda haqqında bəhs etdiyimiz Vavilov təcrübələrinin göstərdiyi kimi, işıq selində flüktuasiyalar müşahidə olunur ki, bu da işığın korpuskul xassəsinin təzahürüdür.
1922-ci ildə Artur Kompton fotonların mövcud olmasını sübut edən və onlar haqqında elmi təsəvvürləri daha da dərinləşdirən bir hadisəni təcrübədə müşahidə etdi. Kompton sərt rentgen şüalarının yüngül atomlardan təşkil olunmuş maddələrdən (qrafit, parafin və s.) səpilməsini tədqiq edərkən müəyyən etdi ki, səpilmə nəticəsində bu şüaların dalğa uzunluğu dəyişir. Komptonun bu təcrübələri apardığı qurğunun sxemi 12.1 şəklində verilmişdir. Rentgen şüalarının mənbəyi rentgen borusundakı molibden antikatodudur. Molibdenin xarakteristik monoxromatik rentgen şüalanmasından D diafraqmaları vasitəsilə ayrılmış nazik şüa dəstəsi SM səpici maddəsinin üzərinə yönəldilir. Səpilən şüaların spektral tərkibini tədqiq etmək üçün onlar bir sıra diafraqmalardan keçərək rentgen spektroqrafının Kr kristalına və sonra isə İK ionlaşma kamerasına və ya F fotolövhəsinə düşür. Kompton effektini müşahidə etmək üçün səpilən şüaların dalğa uzunluğunu ölçmək lazımdır. Bu məqsədlə Kr kristallaşmadan əks olunan rentgen şüalarının bir-birilə interferensiya edərək difraksiya maksimumları əmələ gətirməsindən istifadə olunur. Belə ki, bu difraksiya maksimumları Breqq-Vulf düsturu ilə (Ё36) təyin olunan istiqamətlərdə alınır: 2dsin ϕ
λ
(12.1) Burada d – kristalda atom müstəviləri arasındakı məsafə, λ – rentgen şüalarının dalğa uzunluğu. ϕ – sürüşmə bucağı, yəni atom müstəvisi ilə şüa arasındakı bucaq, n – difraksiya maksimumunun tərtibidir (n=1,2,3,…). ϕ – sürüşmə bucağı qaralma xəttinin F fotolövhəsində vəziyyətinə əsasən tapılır, rentgen şüalarının λ dalğa uzunluğu isə (12.1) düsturundan təyin olunur. Təcrübələr zamanı məlum olmuşdur ki, səpilən şüaların içərisində düşən şüaların λ dalğa uzunluğuna malik şüalardan başqa dalğa uzunluğu λ ′> λ olan şüalar da (sürüşmüş xətt) vardır. Şüaların səpilməsi zamanı dalğa uzunluğunun spektrin uzun dalğalı oblastına doğru λ ′> λ
dəyişməsi Kompton sürüşməsi, hadisənin özü isə Kompton effekti adlanır. Təcrübələr göstərdi ki, dalğa uzunluğunun ∆ λ = λ ′- λ dəyişməsi düşən rentgen şüalarının λ dalğa uzunluğundan və səpici maddənin kimyəvi tərkibindən asılı olmayıb, yalnız səpilmənin istiqamətindən asılıdır. Belə ki, düşən şüa ilə səpilən şüanın
67 istiqamətləri arasındakı bucağı θ ilə işarə etsək (şəkil 12.1) 2 sin 2 2 θ λ k = ∆ (12.2) şərti ödənir. Burada k=0,0241 Å olub təcrübədən tapılmış sabitdir və θ
90 ° səpilmə bucağı üçün dalğa uzunluğunun dəyişməsinə bərabərdir. Qeyd edək ki, Kompton effekti üçün təcrübi yolla tapılmış yuxarıda göstərilən qanunauyğunluqlar yalnız çox da sərt olmayan rentgen şüaları və yüngül atomlardan (məsələn, H, C, B, Al və s.) təşkil olunmuş səpici maddələr üçün ödənir. Belə ki, ağır atomlardan ibarət olan maddələrdən səpilmə zamanı Kompton hadisəsi xeyli mürəkkəbləşir. Yüngül atomlardan ibarət maddələrdən səpilmə zamanı səpilən bütün şüaların dalğa uzunluğu praktik olaraq artmış olduğu halda, atomun sıra nömrəsi artdıqca şüaların əksər hissəsi dalğa uzunluğunu dəyişmədən səpilir.
θ
СМ ИК Кр θ Kompton effektini işığın dalğa nəzəriyyəsinə əsasən izah etmək olmur. Belə ki, sükunətdə olan elektronun üzərinə düşən elektromaqnit dalğasının təsiri altında elektron bu dalğanın tezliyinə bərabər tezliklə rəqs etməyə başlamalıdır. Rəqs edən elektron isə öz növbəsində rəqs tezliyinə, yəni düşən dalğanın tezliyinə bərabər tezlikli elektromaqnit dalğası şüalandırmalıdır. Beləliklə, dalğa nəzəriyyəsi baxımından sərbəst elektron işığı səpməlidir və bu zaman səpilən işığın tezliyi düşən işığın tezliyinə bərabər olmalıdır. Əgər işığın ħ ω enerjisinə və k r h impulsuna malik fotonlar selindən ibarət olduğunu fərz etsək, onda işığın sərbəst elektronlardan səpilməsi mənzərəsi başqa cür olar. Bu halda işığın səpilməsi prosesi foton ilə elektron arasında toqquşmadan ibarət olur. Maks Bornun obrazlı ifadə etdiyi kimi, Kompton effekti fotonlar və elektronlar arasında bilyard oyunudur. Məşhur fizik M. Bornun bu sözləri Kompton effektinin mahiyyətini qısa və aydın şəkildə ifadə edir. Bu toqquşma zamanı foton öz enerjisinin bir hissəsini elektrona verdiyindən o, nəinki hərəkət istiqamətini, həm də enerjisini dəyişir. Deməli, toqquşma nəticəsində fotonun enerjisi azalır, dalğa uzunluğu isə artır. Bu effekt qısa dalğalar, xüsusilə rentgen şüaları üçün özünü daha yaxşı büruzə verir. Belə sərt şüalarla toqquşma nəticəsində elektron çox böyük sürət alır və onun hərəkəti relyativistik mexanika qanunlarına tabe olur. Ona görə də rentgen şüalarının maddədən səpilməsi zamanı təcrübədə müşahidə olunan Kompton effektini nəzəri olaraq öyrəndikdə kütlənin sürətdən asılılığını nəzərə alan relyativistik mexanika düsturlarından istifadə olunmalıdır. Kompton effektinin işığın fotonlar selindən ibarət olmasına əsaslanan nəzəriyyəsi (kvant nəzəriyyəsi) bir-birindən asılı olmayaraq Komptonun özü və Debay tərəfindən təklif olunmuşdur. Onlar belə hesab etmişlər ki, rentgen kvantının dalğa uzunluğunun dəyişməsi ilə nəticələnən səpilməsi onun elektronla bir dəfə elastik toqquşmasının nəticəsidir. /Elastik toqquşma zamanı foton öz enerjisini tamamilə elektrona və ya hər hansı başqa zərrəciyə verə bilməz. Çünki bu proses enerjinin və impulsun saxlanması qanunlarının pozulması ilə baş verərdi (bax: Ё10)/. Komptonun təcrübə apardığı maddələrdə, yəni yüngül atomlardan ibarət olan maddələrdə elektronun atomla rabitə enerjisi toqquşma zamanı rentgen kvantının elektrona verdiyi enerjidən çox kiçikdir. Toqquşma zamanı rentgen kvantının atoma
68
verdiyi enerji səpilmə bucağının böyük qiymətlərində daha çox olur. Ona görə də səpilmə bucağı böyük olduqca yuxarıda göstərilən şərt daha yaxşı ödənir. Lakin səpilmə bucağının bütün qiymətlərində yüngül atomlarda elektronların atomla rabitə enerjisini nəzərə almamaq, yəni bütün elektronları sərbəst hesab etmək olar (məhz buna görə rentgen şüalarından istifadə olunur!). Kompton-Debay nəzəriyyəsində də bu amil əsas götürülür. Onda Kompton sürüşməsinin səpici maddənin növündən asılı olmaması, yəni bütün maddələr üçün eyni olması dərhal başa düşülür. Doğrudan da, nəzəriyyədə başlanğıcda fərz olunur ki, səpici maddə əslində yalnız sərbəst elektronlardan ibarətdir, yəni səpici maddənin fərdi xüsusiyyətləri nəzərə alınmır. Lakin bu, yalnız yünjül atomlar üçün mümkündür. Ağır atomların daxili elektronları üçün belə ideallaşdırma yaramır. Ona görə də elektronların rabitə enerjisinin nəzərə alınması təcrübələrdən alınmış və bir qədər sonra nəzəri yolla çıxaracağımız (12.2) düsturu ilə ifadə olunan sadə qanunauyğunluğun ağır atomlar üçün yuxarıda qeyd etdiyimiz pozulmalarına səbəb olur. Atomda elektronların rabitə enerjisi görünən işıq fotonlarının enerjisindən böyükdür və məhz buna görə də spektrin görünən oblastında kompton effekti müşahidə olunmur. İndi isə fotonun sərbəst elektronla toqquşmasına baxaq. Yuxarıda qeyd etdiyimiz kimi, bu iki zərrəciyin qarşılıqlı təsiri zamanı enerjinin və impulsun saxlanması qanunları ödənməli, həm də relyativistik mexanikaya uyğun olaraq kütlənin sürətdən asılılığı nəzərə alınmalıdır. Fərz edək ki, sükunətdə olan sərbəst elektronun üzərinə enerjisi ħ ω , impulsu isə k r h olan foton düşür (şəkil 12.2). Toqquşmaya qədər elektronun enerjisi m 0
2 ,
0 – elektronun sükunət kütləsi, c – işığın vakuumda sürətidir. Toqquşmadan sonra elektronun impulsu P r , enerjisi ə is 2 2 0 2 2 c mc E = = : (10.13) düsturu/. Burada
c m P + olar /bax 2 0 = m m madan sonra böyük υ sürəti almış elektronun kütləsi və β = υ
Download 18.1 Mb. Do'stlaringiz bilan baham: 
|