Комптона Эффект.
См. комментарий в конце.
Концепция фотонов, предложенная
А. Эйнштейном в
Схема Комптона представлена на
рис. 1. Монохроматическое рентгеновское излучение с длиной волны λ0,
исходящее из рентгеновской трубки R, проходит через свинцовые диафрагмы и в
виде узкого пучка направляется на рассеивающее вещество-мишень P (графит,
алюминий). Излучение, рассеянное под некоторым углом θ, анализируется с
помощью спектрографа рентгеновских лучей S, в котором роль дифракционной
решетки играет кристалл K, закрепленный на поворотном столике. Опыт показал,
что в рассеянном излучении наблюдается увеличение длины волны Δλ,
зависящее от угла рассеяния θ:
|
Δλ = λ - λ0 = 2Λ sin2 θ / 2,
|
где
Λ = 2,43·10–3 нм – так называемая комптоновская
длина волны, не зависящая от свойств рассеивающего вещества. В рассеянном
излучении наряду со спектральной линией с длиной волны λ наблюдается
несмещенная линия с длиной волны λ0. Соотношение интенсивностей смещенной
и несмещенной линий зависит от рода рассеивающего вещества.
Рис. 1.Схема эксперимента
Комптона
На рис. 2 представлены
кривые распределения интенсивности в спектре излучения, рассеянного под
некоторыми углами.
Рис. 2. Спектры рассеянного
излучения
Объяснение эффекта Комптона было
дано в 1923 году А. Комптоном и П. Дебаем (независимо) на основе
квантовых представлений о природе излучения. Если принять, что излучение
представляет собой поток фотонов, то эффект Комптона есть результат упругого
столкновения рентгеновских фотонов со свободными электронами вещества. У легких
атомов рассеивающих веществ электроны слабо связаны с ядрами атомов, поэтому их
можно считать свободными. В процессе столкновения фотон передает электрону
часть своей энергии и импульса в соответствии с законами сохранения.
Рассмотрим упругое столкновение
двух частиц – налетающего фотона, обладающего энергией E0 = hν0
и импульсом p0 = hν0 / c, с покоящимся электроном,
энергия покоя которого равна 
Фотон,
столкнувшись с электроном, изменяет направление движения (рассеивается).
Импульс фотона после рассеяния становится равным
p = hν / c, а его энергия
E = hν < E0. Уменьшение энергии фотона означает
увеличение длины волны. Энергия электрона после столкновения в соответствии с
релятивистской формулой становится равной
где pe – приобретенный импульс
электрона. Закон сохранения записывается в виде
или
Закон сохранения импульса
можно переписать в скалярной
форме, если воспользоваться теоремой косинусов (см. диаграмму импульсов,
рис. 3):
Рис. 3. Диаграмма импульсов при
упругом рассеянии фотона на покоящемся электроне
Из двух соотношений, выражающих
законы сохранения энергии и импульса, после несложных преобразований и
исключения величины pe можно получить
mc2(ν0 – ν) = hν0ν(1 – cos θ).
Переход от частот к длинам волн 
приводит
к выражению, которое совпадает с формулой Комптона, полученной из эксперимента:
Таким образом, теоретический
расчет, выполненный на основе квантовых представлений, дал исчерпывающее
объяснение эффекту Комптона и позволил выразить комптоновскую длину волны
Λ через фундаментальные константы h, c и m:
Как показывает опыт, в
рассеянном излучении наряду со смещенной линией с длиной волны λ
наблюдается и несмещенная линия с первоначальной длиной волны λ0. Это
объясняется взаимодействием части фотонов с электронами, сильно связанными с
атомами. В этом случае фотон обменивается энергией и импульсом с атомом в
целом. Из-за большой массы атома по сравнению с массой электрона атому передается
лишь ничтожная часть энергии фотона, поэтому длина волны λ рассеянного
излучения практически не отличается от длины волны λ0 падающего излучения.
Комментарий:
Можно
до чертиков изобретать море математики.
Но утверждать, что рассеяние излучения осуществляется только за счет электронов
это уж слишком.
Размеры
электронов 10-
Можно
подумать, что перед потоком фотонов стоит щит из свободных электронов, почти
напрочь закрывающий ядра атомов.
А
вообще, какова вероятность столкновения электрона с фотоном? Вопросы на засыпку…теоретикам….да уж,
вращается этот электрон вокруг ядра, а до сих пор никто не скажет, сколько
оборотов в секунду…смеюсь….
«эффект
Комптона есть результат упругого столкновения рентгеновских фотонов со
свободными электронами вещества. У легких атомов рассеивающих веществ электроны
слабо связаны с ядрами атомов, поэтому их можно считать свободными. В процессе
столкновения фотон передает электрону часть своей энергии и импульса в
соответствии с законами сохранения.»
И
только в ячейки свободного пространства между этими электронами никак не
взаимодействуя с остальной «мелочью»
проходит прямое излучение. А рассеивается только на этих свободных от
предрассудков и честных до невозможности
проститутках.
Квантово-механический
бред!!!!
Мало
того, путем волюнтаристского утверждения, получена сомнительная константа,
определяющая длину волны рассеянного излучения, не зависящая от рассеивающего
вещества.
|
Δλ = λ - λ0 = 2Λ sin2 θ / 2,
|
Что-то
это очень напоминает, стоит сравнить:
2d⋅sinθ = nλ,
формулу Вульфа- Брегга для разности хода.
А не расстояние ли это
между атомами вещества - комтоновская длина волны?
Не
была, однако проверена степень поглощения и отражения различными материалами
этого рассеянного излучения.
От
рентгеновской лампы не получить монохроматического излучения, поэтому на пути
излучения поставлено два кристалла (монохроматор) исполняющих роль
дифракционной решетки.
Рис. 4.
Монохроматор
Если
такое творить с обычным светом, то это надо просто поставить зеркала из тонкой
металлической пленки. Из практики
известно о преломлении немонохроматического света на тонких пленках, только
исследование эффекта тщательно не проводилось. Был поставлен опыт и выяснилось.
Получен
зеленый луч от золота и фиолетовый от серебра.
При определенных углах положения пленки можно
получить разложение луча в спектр как
отраженного, так и рассеянного света. Но углы поворота надо подбирать либо
визуально, либо иметь математически точный расчет, так как для каждого
материала сдвиг отраженного и преломленного сплошного спектра на одинаковых углах различен. Это явно
заметно. Потому можно заключить, что навряд ли Комптон имел хотя бы
приблизительно монохроматический рентгеновский луч, у которого нереально
визуально подобрать углы отражения, и теории на это счет нет. Такое возможно
только при использовании рентгеновского лазера. К тому же показанное
параллельное положение зеркал выполняет
роль обычной составной призмы, не меняющей сплошного спектра на выходе. Видимо
Комптон никак и не подозревал, что существует оптический « Хроматизм
положения».
Что
интересно точно такой же эффект наблюдается и у любого другого излучения –
разложение в спектр немонохроматического пучка на призме именно с уменьшением и
интенсивности и энергии рассеянного пучка(длины волны) по мере увеличения угла
рассеяния..
Примечание:
С
Комптоном вообще масса проблем.
Обратимся к формуле, где рассчитана длина
волны комптоновского рассеянного излучения:
Где m - масса покоя
электрона испустившего фотон
Посчитаем кА массу электрона для проверки.
m=h/lc =6,626176 10-34 Дж с /
2,99792458 108 м/с * 2,426 -3
нм= 9,1 10 -29 Дж/метр
здесь мы получили
массу в джоулях/метр и хоть цифры совпадают, ошибка на два порядка….
m=9.109534 10-
Это была мина
без взрывателя.
За
восемь лет прошедших со дня первой публикации на сайте http://fatyf.narod.ru/kompton-effect.htm
Только
один заподозрил подвох в данном расчете. Руслан Лугманов w0wz0mb11@gmail.com, он мне даже указал,
точнее ткнул носом, что считать в уме это не хорошо, если не умеешь. Каюсь и
приношу извинения. Калькулятор дает верное решение.
1
нм=10−9 метра
m=h/lc =6,626176 10-34 Дж с /(
2,99792458 108 м/с * 2,426 -12
м )= 0,911 10 -30 Дж/метр
--------- кг
..
Поэтому
дальнейшую хрень, написанную в надежде, что кто-то додумается, убираем.
Но оставляем :
попробуйте
килограммовый кирпич положить на метр, штук пять влезет, ну так и бегайте с
такой линейкой!!!!
Например, в современных справочниках есть
даже формулы перехода от единицы измерения массы в килограммах к измерению
массы в единицах длины - метрах.
И все с рук
сходит.
Именно такой подход Комптон применил и при расчетах длин волн повторив опыты Франка-Герца.
Он обнаружил, что при V > 4,9 в пары
атомы Hg начинают испускать ВИДИМЫЙ свет.
Потребовалось срочно увязать волновую
теорию с планковской
частотой n = DE/h, где DE
= 4,9 эв (h – Планка постоянная). Т. о., возбужденные электронным ударом атомы
Hg испускают фотон с энергией 4,9 эв и возвращаются в основное состояние.
вот как Комптон в 1923 году определил частоту излучения
при U>4,9 в
n=DE/h?
где DE=4,9 электронвольт. –
энергия электрона.
Работа равна энергии. Yes!!!!!! Согласны.
То есть просто вольты это уже
электронвольты.
Тем
самым волюнтаристски он примирил понятие элементарного электрического заряда и
его энергии.
Итак, энергия:
Е=А=q(f1-f2) и тогда частота n = q(f1-f2)/h = E/h
h-постоянная Планка.
Тут специально подставили и работу как
эквивалент энергии, чтобы пояснить ералаш, если не бардак в теории.
Совершенно непонятно как масса связана с
зарядом. Чисто из любопытства Е=mc2
Но,
В результате подставим,
h=6,626176 10-34 Дж сек
1 эв =1,6021892
10-19 дж
n =4,9 эв/ 6,626176
10-34 Дж с = 1,1839819004524886877828054298643 10-15 сек-1
Попали в область ультрафиолетового излучения.
Это Комптон отправил явное видимое излучение(голубоватое
свечение) в область невидимого ультрафиолета. Что не сотворишь ради квантовой
теории.
Вот они откуда ноги растут, и частота света
взялась. Раз не померить, надо просто по изобретенной формулке рассчитать и
голословно заявить вот он свет то, и частота евоная.
Засранец - Комптон. Одно слово.
q=hn/
DE
= как ни странно, но строго по науке.
Считаем заряд электрона.
=q=6,626176
10-34 Дж с * 1,1839819004524886877828054298643
10-15 сек-1
4,9 * эВ
=1,6010734650771428571428571428571 10-19 Дж/Эв
Получили только чисто численно заряд
электрона совершенно случайно ли???
Метаморфоза? если не учитывать единицы измерения - джоуль/электронвольт и нам
еще раз надо поделить результат на 1,6010734650771428571428571428571 10-19 Дж.
Так как электронвольт не безразмерен и измеряется в джоулях.
Тут же обнаружим и хвост динозавра:
q=1 эв-1 = 1/1,6010734650771428571428571428571 10-19 Дж
это и есть заряд электрона????? А где
кулон, куда пропала классическая единица измерения? Заряд и в джоулях… да еще в таком
виде!!!!!!!
Как
там с квантовостью и элементарностью!!!!!!!
Все это называется «И ТАК СОЙДЕТ»
Элементарно,
Ватсон! Дедуктивный метод и его
приложение к физике…, пока Лейстрейд с его Скотланд-ярдом кушал овсянку, ваш
покорный слуга сбегал за учебником арифметики. Оказалось, что собаке
Баскервилей давно уже пора бы сдохнуть к чертовой матери. Ха Ха Ха Ха…
та-та-та, тада-тада----тааам.
Дальше совсем просто просчитать массу покоя
фотона излучаемого электроном при такой вот арифметике. Тем более частоту его
уже знаем. С учетом того, что фотон все-таки имеет массу. Обойдемся без
релятивистского импульса. Чисто по ньютону, стрельнул фотоном неизвестно куда,
двигайся электрон в сторону обратную…, а если не стрельнул, а во все возможные
стороны плюнул, изволь ка братец сжаться.
Так
что же мы кроме общеизвестного двойного лучепреломления имеем, да ровным счетом
ничего!
Обратный
Комптона эффект.
Если эл-ны, на к-рых упруго рассеивается
эл.-магн. излучение, релятивистские, то энергия (и импульс) фотонов будет
увеличиваться за счёт энергии (и импульса) эл-нов, т. е. длина волны при
рассеянии будет уменьшаться. Это явление наз. обратным К. э. Его часто
привлекают для объяснения механизма рентг. излучения косм. источников,
образования рентг. компоненты фонового галактич. излучения, трансформации
плазм. волн в эл.-магн. волны высокой частоты.
Для обратного
Комптон эффекта не имеется подтверждающих опытов. Но объяснять то как-то надо
результаты астрофизических наблюдений. Появилось словесное (на словах) описание
процесса, в котором появляется субсветовая скорость электрона – он превращается
в релятивистский. Вот только речь идет о
свободных и слабосвязанных электронах. Откуда релятивизм? Кто ускорил?
ЛИТЕРАТУРА.
Савельев И.В. Курс общей физики, т. 3. 1968.
Фатьянов А.В.
Спб. 2008. Fatyalink@mail.ru