Комптон эффекты

Комптон эффекты. $\lambda$ - фотонның башлангыч дулкын озынлыгы, $\lambda '$ - чәчелүдән соң фотонның дулкын озынлыгы, $\ \theta$ - башлангыч юнәлешкә карата үзгәргән юнәлеш почмагы. Ук белән электрон билгеләнгән

Фотон (500 кэВ) һәм электрон энергияләре Комптон чәчелешеннән соң, почмактан бәйлелеге

Комптон эффекты - ирекле электроннарда когерентсыз фотоннарның чәчелеше. Когерентсыз фотоннар - чәчелүгә кадәр һәм чәчелештән соңрак үзара интерференциядә катнашмаган фотоннар. Эффект барышында фотоннар үз ешлыгын үзгәртә һәм чәчелештән соң энергиясенең өлешен электроннарга тапшыра.

1923 елда Артур Комптон рөнтген нурлары тәҗрибәсендә бу эффектны ача, шуның өчен 1927 елда Нобель премиясен ала.

Тасвир

Энергия саклану һәм импульс саклану кануннары буенча фотон электронга энергиясен биреп, үз ешлыгын һәм таралу юнәлешен үзгәртә. Фотонның башлангыч ешлыгы $\ \nu$, ирекле электронга чәчелешеннән соң фотонның ешлыгы $\ \nu '$ була:

$\nu '=\nu \;{1 \over {1+{h\nu \over {m_{e}c^{2}}}(1-\cos \theta )}}$,

биредә $\ \theta$ — чәчелеш почмагы (фотон таралу юнәлешләре арасында почмагы).

Дулкын озынлыклары өчен:

$\ \lambda '-\lambda =\lambda _{k}(1-\cos \theta ),$

биредә $\lambda _{k}={h \over {m_{e}c}}$ — электронның Комптон дулкын озынлыгы,

$\lambda _{k}=2,4263\cdot 10^{-12}$ м.

Комптон чәчелеше нәтиҗәсендә фотон энергиясе киметүе - Комптон үзгәреше дип атала. Классик электродинамика кысаларында Комптон эффектын аңлатып булмый, чөнки коргыда электромагнит дулкынын чәчелүдә ешлыгы үзгәрми (Томсоон чәчелеше).

Комптон эффекты - корпускуляр-дулкын дуализмы дөреслеген һәм фотон булуын дәлилли.

Хәрәкәтсез электронда фотон чәчелеше очрагында энергия саклану кануны болай күренә:

$\ {hc \over {\lambda }}+m_{e}c^{2}={hc \over {\lambda '}}+{\frac {m_{e}c^{2}}{\sqrt {1-{\frac {\displaystyle v^{2}}{\displaystyle c^{2}}}}}}$.

Комптон чәчелеше кисеме Клейн-Нишина тигезләмәсе белән тасвирлана:

$\sigma _{k}=2\pi r_{0}^{2}\left({\frac {1+\epsilon }{\epsilon ^{2}}}\left({\frac {2+2\epsilon }{1+2\epsilon }}-{\frac {ln(1+2\epsilon )}{\epsilon }}\right)+{\frac {ln(1+2\epsilon )}{2\epsilon }}-{\frac {1+3\epsilon }{(1+2\epsilon )^{2}}}\right).$

биредә: $\epsilon =\hbar \omega /m_{0}c^{2},$ $\hbar =h/2\pi ,$

Комптон кире эффекты

Комптон кире эффектында - фотон энергиясеннән зуррак энергияле релятивистик электроннарда чәчелешендә фотон ешлыгы арта. Ягъни шул күренештә электроннан фотонга энергиясе тапшырыла.

Чәчелгән фотоннар энергиясе:

$\varepsilon _{1}={\frac {4}{3}}\varepsilon _{0}{\frac {K}{m_{e}c^{2}}}$,

биредә $\varepsilon _{1}$ һәм $\varepsilon _{0}$ — чәчелгән һәм төшкән фотоннар энергиясе, $K$ — электронның кинетик энергиясе.

Галактикаларда рөнтген нурланышы чыганаклары өчен, Сөнәев-Зельдович эффекты - реликт нурланышның рөнтген өлеше өчен һәм плазма дулкыннары югары ешлыклы электромагнит дулкыннарына әйләнү өчен нәкъ Комптон кире эффекты җаваплы.

Әдәбият

• Артур Комптон Рассеяние рентгеновских лучей как частиц // Эйнштейновский сборник 1986—1990. — М., Наука, 1990. — Тираж 2600 экз. — с. 398—404
• Филонович С. Р. Артур Комптон и его открытие // Эйнштейновский сборник 1986—1990. — М., Наука, 1990. — Тираж 2600 экз. — с. 405—422
• Борн, М. Атомная физика. — М.: "Мир", 1965. — С. 389.