Kompton ta'siri

Lit.: Alfa, beta va gamma spektroskopiyasi. M., 1969. Nashr. 1-4; Shpolskiy E.V. Atom fizikasi. M., 1986. T. 1-2.
1.Kirish.
2. Tajriba.
3. Nazariy tushuntirish.
4. Eksperimental ma’lumotlarning nazariya bilan mos kelishi.
5. Klassik nuqtai nazardan.
6. Xulosa.
KOMPTON EFFEKTI rentgen nurlarining yupqa qatlamda tarqalishi bilan birga keladigan to'lqin uzunligini o'zgartirishdan iborat. Bu hodisa Artur Komptonning ishidan bir necha yil oldin ma'lum bo'lgan, u 1923 yilda ushbu ta'sirning mavjudligini tasdiqlovchi sinchkovlik bilan o'tkazilgan tajribalar natijalarini nashr etgan va shu bilan birga buning uchun tushuntirishni taklif qilgan. (Tez orada P.Debay tomonidan mustaqil tushuntirish berildi, nima uchun bu hodisa ba'zan Kompton-Debay effekti deb ataladi).
O'sha paytda yorug'likning materiya bilan o'zaro ta'sirini tavsiflashning ikkita mutlaqo boshqa usuli mavjud edi, ularning har biri katta miqdordagi eksperimental ma'lumotlar bilan tasdiqlangan. Bir tomondan, Maksvellning (1861) elektromagnit nurlanish nazariyasi yorug'lik elektr va magnit maydonlarning to'lqinli harakati ekanligini ta'kidladi; ikkinchi tomondan, Plank va Eynshteynning kvant nazariyasi ma'lum sharoitlarda moddadan o'tayotgan yorug'lik dastasi u bilan energiya almashishini va almashinish jarayoni zarrachalarning to'qnashuviga o'xshab ketishini isbotladi. Kompton ishining ahamiyati shundaki, u kvant nazariyasining eng muhim tasdig'i edi, chunki Maksvell nazariyasi eksperimental ma'lumotlarni tushuntirishga qodir emasligini ko'rsatib, Kompton kvant gipotezasiga asoslangan oddiy tushuntirishni taklif qildi.
To'lqinlar nuqtai nazaridan rentgen nurlarining tarqalishi moddaning elektronlarining majburiy tebranishlari bilan bog'liq, shuning uchun tarqalgan yorug'lik chastotasi tushayotgan yorug'lik chastotasiga teng bo'lishi kerak. Kompton tomonidan ehtiyotkorlik bilan o'tkazilgan o'lchovlar shuni ko'rsatdiki, tarqoq rentgen nurlanishida doimiy to'lqin uzunlikdagi nurlanish bilan bir qatorda biroz uzunroq to'lqin uzunligidagi nurlanish paydo bo'ladi.
Kompton grafitda rentgen nurlarining tarqalishi bo'yicha tajriba o'rnatdi. Ma'lumki, ko'rinadigan yorug'lik juda kichik, lekin hali ham makroskopik ob'ektlarga (changda, suyuqlikning kichik tomchilarida) tarqaladi. Boshqa tomondan, rentgen nurlari juda qisqa to'lqin uzunlikdagi yorug'lik sifatida atomlar va alohida elektronlar tomonidan tarqalishi kerak. Kompton tajribasining mohiyati quyidagicha edi. Monoxromatik rentgen nurlarining tor yo'naltirilgan nurlari grafitning kichik namunasiga yo'naltiriladi (bu maqsadda boshqa moddadan foydalanish mumkin)

Ma'lumki, rentgen nurlari yaxshi penetratsion kuchga ega: ular grafit orqali o'tadi va shu bilan birga ularning bir qismi grafit atomlari tomonidan har tomonga tarqaladi. Bunday holda, tarqatish amalga oshirilishini kutish tabiiydir:

1) chuqur atom qobig'ining elektronlarida (ular atomlar bilan yaxshi bog'langan va tarqalish jarayonida atomlardan ajralmaydi),
2) tashqi, valent elektronlarda, aksincha, atomlar yadrolari bilan zaif bog'langan. Ularni rentgen nurlari kabi qattiq nurlar bilan o'zaro ta'sirida erkin deb hisoblash mumkin (ya'ni, ularning atomlar bilan bog'lanishiga e'tibor bermaydi).
Bu qiziqish uyg'otadigan ikkinchi tartibli tarqalish edi. Tarqalgan nurlar turli xil tarqalish burchaklarida ushlangan va tarqalgan nurning to'lqin uzunligi rentgen spektrograf yordamida o'lchangan. Spektrograf plyonkadan kichik masofada joylashgan sekin tebranuvchi kristalldir: kristall silkitilganda Vulf-Bragg shartini qanoatlantiradigan diffraktsiya burchagi topiladi. Hodisa to'lqin uzunliklari va tarqalgan yorug'lik o'rtasidagi farqning tarqalish burchagiga bog'liqligi aniqlandi. Nazariyaning vazifasi bu bog'liqlikni tushuntirish edi.
Plank va Eynshteyn nazariyasiga ko'ra, chastotali yorug'lik energiyasi ν qismlarga ajratilgan - kvantlar (yoki fotonlar), ularning energiyasi E Plank doimiysi h ga ko'paytiriladi. ν . Kompton esa foton impulsni olib yuradi, deb taklif qildi, bu (Maksvell nazariyasidan kelib chiqadigan bo'lsak) yorug'lik tezligi c ga bo'lingan E energiyaga teng. Maqsadli elektron bilan to'qnashganda, rentgen kvanti unga energiya va impulsning bir qismini o'tkazadi. Natijada, tarqoq kvant nishondan kamroq energiya va impuls bilan, demak, past chastota bilan (ya'ni, uzunroq to'lqin uzunligi bilan) uchib ketadi. Komptonning ta'kidlashicha, har bir tarqalgan kvant birlamchi foton tomonidan urib tushirilgan, eksperimental ravishda kuzatilgan tez qaytariladigan elektronga mos kelishi kerak.
Yorug'likni fotonlar nuqtai nazaridan ko'rib chiqing. Biz individual fotonning tarqalganligini taxmin qilamiz, ya'ni. erkin elektron bilan to'qnashadi (biz valent elektron va atom o'rtasidagi bog'lanishni e'tiborsiz qoldiramiz). To'qnashuv natijasida biz tinch deb hisoblagan elektron ma'lum tezlikka ega bo'ladi va shunga mos energiya va impuls; foton esa harakat yo'nalishini o'zgartiradi (tarqaladi) va energiyasini kamaytiradi (uning chastotasi kamayadi, ya'ni to'lqin uzunligi ortadi). Ikki zarrachaning: foton va elektronning to'qnashuvi muammosini hal qilishda biz to'qnashuv elastik ta'sir qonunlariga muvofiq sodir bo'ladi, deb faraz qilamiz, bunda to'qnashuvchi zarrachalarning energiyasi va impulsi saqlanishi kerak.
Energiyani tejash tenglamasini tuzishda elektron massasining tezlikka bog'liqligini hisobga olish kerak, chunki tarqalishdan keyin elektronning tezligi sezilarli bo'lishi mumkin. Shunga ko'ra, elektronning kinetik energiyasi elektronning tarqalishdan keyingi va tarqalishdan oldingi energiyasi o'rtasidagi farq sifatida ifodalanadi, ya'ni.
Kompton effekti
Kompton effekti