Οι ακτίνες Χ, που ανακάλυψε ο Röntgen, όταν σκεδάζονται σε ύλη αποκτούν μεγαλύτερο μήκος κύματος. Ο Compton το εξήγησε ως κρούση φωτονίου με ηλεκτρόνιο, με διατήρηση ενέργειας και ορμής: λ′ − λ = h/(m·c)·(1 − συνφ).
Γ΄ Λυκείου · Φυσική · 30 λεπτά
Το μάθημα είναι στο σχολικό βιβλίο. Δεν το αντιγράφουμε εδώ. Άνοιξε το επίσημο
κεφάλαιο και γύρνα για την εξάσκηση.
Η σύνοψη, οι όροι και οι ασκήσεις γράφτηκαν με τη βοήθεια τεχνητής νοημοσύνης από το
σχολικό βιβλίο και μπορεί να έχουν λάθη. Πηγή είναι πάντα το βιβλίο: ό,τι σου φαίνεται περίεργο,
έλεγξέ το εκεί. Βρήκες λάθος; Γράψε μας στο aporia@signmak.com.
Σχεδιάγραμμα
Δική μας σύνοψη της ενότητας, για επανάληψη. Πηγή είναι πάντα το βιβλίο.
Τι έγινε
Ο Röntgen το 1895 βρήκε ότι μέταλλο που βομβαρδίζεται με γρήγορα ηλεκτρόνια εκπέμπει ακτινοβολία, τις ακτίνες Χ, με μήκος κύματος ανάμεσα σε 0,001 και 1 nm· χρησιμοποιούνται στις ακτινογραφίες.
Η παραγωγή τους είναι το αντίστροφο του φωτοηλεκτρικού: μπαίνουν ηλεκτρόνια, βγαίνει ακτινοβολία. Τα ηλεκτρόνια επιβραδύνονται απότομα και εκπέμπουν φωτόνιο με ενέργεια το πολύ ίση με τη δική τους· επίσης διεγείρουν άτομα, που αποδιεγειρόμενα ακτινοβολούν.
Ο Compton βρήκε ότι οι ακτίνες Χ που σκεδάζονται από ύλη έχουν μεγαλύτερο μήκος κύματος, με αλλαγή που εξαρτάται μόνο από τη γωνία φ: λ′ − λ = h/(m·c)·(1 − συνφ), με m τη μάζα του ηλεκτρονίου.
Η κλασική θεωρία προβλέπει ίδιο μήκος κύματος, γιατί τα ηλεκτρόνια ταλαντώνονται με τη συχνότητα του κύματος σαν μικρές κεραίες.
Εξήγηση: η ακτινοβολία είναι ρεύμα φωτονίων με ενέργεια και ορμή, και η σκέδαση είναι κρούση φωτονίου με σχεδόν ακίνητο ηλεκτρόνιο, όπου διατηρούνται ενέργεια και ορμή.
Ενέργεια: h·c/λ = h·c/λ′ + Ke, όπου Ke η κινητική ενέργεια του ηλεκτρονίου που ανακρούεται, γραμμένη σχετικιστικά. Ορμή: p = h/λ πριν, p′ = h/λ′ μετά, με p = p′ + pe διανυσματικά.
Από τις δύο διατηρήσεις, απαλείφοντας την ταχύτητα του ηλεκτρονίου, προκύπτει ο τύπος του Compton. Το φωτόνιο χάνει ενέργεια, άρα λ′ > λ.
Πρόσωπα
Wilhelm Röntgen (Ρέντγκεν)
ανακάλυψε τις ακτίνες Χ το 1895
Arthur Holly Compton
Αμερικανός (1892-1962)· εξήγησε τη σκέδαση των ακτίνων Χ με φωτόνια
Όταν ηλεκτρόνια μεγάλης ταχύτητας χτυπούν ένα μέταλλο. Επιβραδύνονται απότομα και εκπέμπουν ακτινοβολία, ενώ διεγείρουν και τα άτομα του μετάλλου, που αποδιεγειρόμενα εκπέμπουν επίσης. Είναι το αντίστροφο του φωτοηλεκτρικού φαινομένου.
Τι παρατήρησε ο Compton;
Ότι οι ακτίνες Χ που σκεδάζονται σε ύλη έχουν μεγαλύτερο μήκος κύματος από τις αρχικές, και ότι η αλλαγή εξαρτάται μόνο από τη γωνία σκέδασης: λ′ − λ = h/(m·c)·(1 − συνφ).
Γιατί η κλασική θεωρία δεν εξηγεί το φαινόμενο Compton;
Κλασικά, το κύμα βάζει τα ηλεκτρόνια σε ταλάντωση με τη δική του συχνότητα, και αυτά εκπέμπουν κύμα ίδιου μήκους κύματος. Το φαινόμενο εξηγείται μόνο αν το φωτόνιο συγκρούεται με ένα ηλεκτρόνιο και του δίνει μέρος της ενέργειάς του.
Ανοίγει το μενού κοινοποίησης του κινητού σου. Αν δεν υπάρχει, αντιγράφεται ο σύνδεσμος.
Νέα από το aporia.gr Νέες ενότητες και ό,τι βρίσκουμε στα θέματα των Πανελληνίων, στη σελίδα μας στο Facebook.