Varför försämrar compton spridda fotoner kontrast

Thomson-spridning, den klassiska teorin om en elektromagnetisk våg som sprids av laddade partiklar, kan inte förklara någon förändring i våglängden. Ljus måste bete sig som om det består av partiklar för att förklara komponentens spridning. Comptons experiment övertygade fysiker om att ljus kan bete sig som en ström av partiklar vars energi är proportionell mot frekvensen.

Samspelet mellan elektroner och högenergifotoner är i storleksordningen kiloelektroniska volt, vilket gör att elektronen förses med en del av energin som gör att den rekylerar, och fotonen som innehåller den återstående energin utstrålas i en annan riktning än den ursprungliga. Systemets momentum bibehålls. Om fotonen fortfarande har tillräckligt med energi kvar kan processen upprepas.

I detta scenario anses elektronen vara fri eller löst bunden. Experimentell verifiering av momentumbevarande i separata processer av compon-spridning från Bot och Geiger, liksom Compton och Simon, var viktig för att förfalska BKS-teorin. Om en foton har en lägre energi, men fortfarande har tillräcklig energi totalt flera elektronvolt, precis runt energin från synligt ljus, fotoner kontrast den helt mata ut en elektron från sin värdatom - en process som kallas den fotoelektriska effekten varför försämrar på grund av det faktum att den överförs av Compton-spridning.

Fotoner med högre energi i storleksordningen MEGAELEKTRONVOLT MEV kan bombardera kärnan och få en elektron och positron att bildas, en process som kallas parproduktion. Användningen av Compton-spridning är av yttersta vikt för radiobiologi, eftersom det är den mest sannolika interaktionen mellan högenergi röntgenstrålar med atomkärnor i levande varelser och compton spridda i strålterapi.

I materialfysik kan komponentspridning användas för att studera vågfunktionen hos elektroner i materia i representationen av momentum. Compton-spridning är en viktig effekt i gammaspektroskopi, vilket leder till uppkomsten av en Compton-kant, eftersom gammastrålar kan spridas från de detektorer som används.

Inledning [redigera] Fig. Compton-spridning sker i grafitmålet till vänster. Slitsen överför Röntgenfotoner spridda i en vald vinkel, och deras genomsnittliga energihastighet mäts med hjälp av Bragg-spridning från kristallen till höger i kombination med en joniseringskammare. En graf av foton energier beräknas för ett givet element av atomnummer Z, vid vilken värdet av tvärsnittet för processen till höger blir större än tvärsnittet för processen till vänster.

Mängden med vilken ljusets våglängd ändras kallas Compton-skiftet. Även om det finns Compton Compton-spridning, [3] compon-spridning hänvisar vanligtvis till en interaktion som kontrast involverar elektronerna i en atom. Louis och bekräftas dessutom av sin doktorand Y. Ut under de följande åren. Compton tilldelades Nobelpriset i fysik för sin upptäckt. Effekten är betydande eftersom den visar att ljus inte kan förklaras enbart som ett vågfenomen.

Således, om vi vill spridda fotoner spridningen av en lågintensiv komponent, måste ljuset bete sig som om det består av partiklar. Eller antagandet att en elektron kan betraktas som fri är ogiltigt, vilket leder till en effektivt oändlig elektronmassa lika med kärnmassan, se E. Comptons experiment övertygade fysiker om att ljus kan ses som en ström av partiklar som liknar föremål som kallas fotoner, vars energi är proportionell mot ljusvågens frekvens.

Som visas i Fig. Om den spridda fotonen fortfarande har tillräckligt med energi kan processen upprepas. I detta scenario anses elektronen vara fri eller varför försämrar compton bunden. Den experimentella verifieringen av momentumbevarande i separata processer för compon-spridning från Bot och Geiger, liksom Compton och Simon, var viktig för att motbevisa BKS-teorin.

Compton-spridning beskrivs vanligtvis som inelastisk spridning. Detta beror på att, till skillnad från den vanligare Thomson-spridningen, som uppstår vid lågenergigränsen, är energin i den spridda fotonen i komponentspridningen mindre än energin i den inträffande fotonen.