Comptonův jev, otázky
1. Uvažte, s jakou přesností musel Compton měřit (určovat) vlnovou délku rozptýleného záření.
2. Byla volba vlnové délky 0,07 nm dobrý nápad?
3. Jak by dopadlo měření, kdyby Compton použil záření s energií fotonů 5 eV?
4. Vypočtěte pro obě vlnové délky hmotnost fotonů a srovnejte ji s klidovou hmotností elektronu.
2. Byla volba vlnové délky 0,07 nm dobrý nápad?
3. Jak by dopadlo měření, kdyby Compton použil záření s energií fotonů 5 eV?
4. Vypočtěte pro obě vlnové délky hmotnost fotonů a srovnejte ji s klidovou hmotností elektronu.
Odpovědi
Diskuze
Záření s vysokou energií (řádově několik keV) při průchodu prostředím tvořeným lehkými atomy (tj. s nižšími protonovými čísly) podléhá typu absorpce, zvanému Comptonův jev (Comptonův rozptyl, kvantový rozptyl).
Compton při svých pokusech nechal dopadat rentgenové záření o energii 17,8 keV na uhlíkovou destičku a měřil energii odražených fotonů v závislosti na úhlu odrazu. Změřená spektra vykazovala přitom podobný tvar jako původní záření, ale byla energeticky posunuta k větším vlnovým délkám - měla tedy nižší energii než původní budící rentgenové záření.
1 eV = 1*e*V=1*(1,6e-19C)*V = 1,6e-19 C*V = 1,6e-19 J
17,8 keV = 17,8*1000*(1,6e-19)=2,848e-15 J
h=6,626e-34 J.s (Planckova konstanta)
E=h*f
c=λ*f
E=h*c/λ
λ=h*c/E
λ=6,626e-34*3e8/2,848e-15=6,9796348314606741573033707865169e-11=0,069796348314606741573033707865169e-9 = 0,07 nm
https://cs.wikipedia.org/wiki/Compton%C5%AFv_jev
3. E = 5 eV = 5*(1,6e-19)=8,e-19 J
h=6,626e-34 J.s (Planckova konstanta)
E=h*f
c=λ*f
E=h*c/λ
λ=h*c/E
λ=6,626e-34*3e8/8,e-19=2,48475e-7= 0,25 µm (IČ/IR záření Comtonův rozptyl nevyvolává)
https://cs.wikipedia.org/wiki/Elektromagnetick%C3%A9_spektrum
4. hmotnost fotonu:
http://www.mizici.com/article.php?aid=773
hmotnost fotonu o vlnové délce λ=0,07 nm :
m = h /(λ*c) = 6,62e-34/(0,07e-9*3e8) = 3,152380952380952380952380952381e-32 kg
klidová hmotnost elektronu: 9,109 383 7015(28)×10−31
https://cs.wikipedia.org/wiki/Elektron
---
Záření gama reaguje s materiály třemi hlavními způsoby: fotoelektrickým jevem, Comptonovým jevem a vznikem elektron-pozitronového páru.
https://cs.wikipedia.org/wiki/Z%C3%A1%C5%99en%C3%AD_gama
1)
https://cs.wikipedia.org/wiki/Fotoelektrick%C3%BD_jev
https://www.wikiskripta.eu/w/Fotoelektrick%C3%BD_jev
2)
https://cs.wikipedia.org/wiki/Compton%C5%AFv_jev
https://www.wikiskripta.eu/w/Compton%C5%AFv_jev_-_v_%C4%8Dem_spo%C4%8D%C3%ADv%C3%A1
3)
https://www.wikiskripta.eu/w/Elektron-pozitronov%C3%A9_p%C3%A1ry