Download - Актуальные проблемы современной физики
![Page 1: Актуальные проблемы современной физики](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022020716/558746ced8b42ad23d8b45e6/html5/thumbnails/1.jpg)
АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ СОВРЕМЕННОЙ ФИЗИКИВзаимодействие электронов и фотонов.Киртока Елена
![Page 2: Актуальные проблемы современной физики](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022020716/558746ced8b42ad23d8b45e6/html5/thumbnails/2.jpg)
РАССЕИВАНИЕ ФОТОНОВ НА ЭЛЕКТРОНАХ
• Как меняется энергия рассеянного фотона в зависимости от энергии электрона, на котором он рассеивается?
• Где используется этот метод?
![Page 3: Актуальные проблемы современной физики](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022020716/558746ced8b42ad23d8b45e6/html5/thumbnails/3.jpg)
ДИАГРАММЫ ФЕЙНМАНАФотон сначала поглощается электроном в момент времени 1, а затем испускается в момент времени 2.
В момент времени 1 электрон испускает фотон, с которым в дальнейшем ничего не происходит. Первичный электрон в момент времени 2 поглощается электроном и исчезает.
![Page 4: Актуальные проблемы современной физики](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022020716/558746ced8b42ad23d8b45e6/html5/thumbnails/4.jpg)
ИССЛЕДОВАНИЯ• Комптон – эффектесли энергия электрона до рассеяния много
меньше энергии рентгеновского фотона, фотон передает часть своей энергии электрону
• Обратный Комптон-эффектесли энергия электронов больше энергии
фотонов, электрон отдает часть своей энергии фотону
![Page 5: Актуальные проблемы современной физики](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022020716/558746ced8b42ad23d8b45e6/html5/thumbnails/5.jpg)
АРТУР ХОЛЛИ КОМПТОН(10 .09. 1892 -15 .03.1962 )американский физик, лауреат Нобелевской премии по физике 1927 г.
Родился в городе Вустер, штат Огайо, США.
C1918 г. занимался изучением рентгеновского излучения.
В 1921 г. предположил, что электрон может вращаться вокруг своей оси (имеет спин) и, по сути, представляет собой электромагнит.
В 1922 г. обнаружил и дал теоретическое обоснование эффекту изменения длины волны рентгеновского излучения вследствие рассеяния его электронами вещества, чем доказал существование фотона. За это открытие Комптон был награждён Нобелевской премией.
В 1941—1942 г. работал над созданием американской атомной бомбы.
![Page 6: Актуальные проблемы современной физики](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022020716/558746ced8b42ad23d8b45e6/html5/thumbnails/6.jpg)
ЭФФЕКТ КОМПТОНА• (Комптон-эффект) — явление
изменения длины волны электромагнитного излучения вследствие рассеивания его электронами.
Δλ= λ' — λ= λо (1—cos ϑ) –связь длин волн до и после рассеивания фотона на покоящемся электроне.
λ0 = h/mc = 2,426∙10-12м - комптоновская длина волны электрона.
Эффект Комптона является прямым доказательством квантования электромагнитной волны, другими словами подтверждает существование фотонов. Эффект Комптона является доказательством справедливости корпускулярно-волнового дуализма микрочастиц.
![Page 7: Актуальные проблемы современной физики](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022020716/558746ced8b42ad23d8b45e6/html5/thumbnails/7.jpg)
СХЕМА ЭКСПЕРИМЕНТА КОМПТОНА
![Page 8: Актуальные проблемы современной физики](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022020716/558746ced8b42ad23d8b45e6/html5/thumbnails/8.jpg)
СПЕКТРЫ РАССЕЯННОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
![Page 9: Актуальные проблемы современной физики](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022020716/558746ced8b42ad23d8b45e6/html5/thumbnails/9.jpg)
ОБРАТНЫЙ ЭФФЕКТ КОМПТОНА• Эффектом, обратным эффекту Комптона,
является увеличение частоты света, претерпевающего рассеяние на релятивистских электронах, имеющих энергию выше, чем энергия фотонов. То есть в процессе такого взаимодействия происходит передача энергии от электрона фотону.
• ε=4/3*εₒ*k/(mₑc²) - Энергия рассеянных фотонов, где
ε и ε0 — энергия рассеянного и падающего фотонов соответственно, k- кинетическая энергия электрона.
![Page 10: Актуальные проблемы современной физики](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022020716/558746ced8b42ad23d8b45e6/html5/thumbnails/10.jpg)
Обратный эффект Комптона часто привлекают для объяснения механизма излучения космических рентгеновских источников, образования рентгеновской компоненты фонового галактического излучения, трансформации плазменных волн в электромагнитные волны высокой частоты.
![Page 11: Актуальные проблемы современной физики](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022020716/558746ced8b42ad23d8b45e6/html5/thumbnails/11.jpg)
РЕЛИКТОВОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ космическое электромагнитное излучение,
приходящее на Землю со всех сторон неба примерно с одинаковой интенсивностью и имеющее спектр, характерный для излучения абсолютно черного тела при температуре около 3 К (3 градуса по абсолютной шкале Кельвина, что соответствует –270° С). При такой температуре основная доля излучения приходится на радиоволны сантиметрового и миллиметрового диапазонов.
![Page 12: Актуальные проблемы современной физики](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022020716/558746ced8b42ad23d8b45e6/html5/thumbnails/12.jpg)
ЗАКЛЮЧЕНИЕ• Комптоновское рассеяние широко используется в
исследованиях γ-излучения ядер, а также лежит в основе принципа действия некоторых гамма- спектрометров.
• Эффект Комптона возможен не только на электронах, но и на других заряженных частицах, например на протонах, но из-за большой массы протона отдача его заметна лишь при рассеянии фотонов очень высокой энергии.
• Двойной эффект Комптона — образование двух рассеянных фотонов вместо одного первичного при его рассеянии на свободном электроне. Существование такого процесса следует из квантовой электродинамики; впервые он наблюдался в 1952. Его вероятность примерно в 100 раз меньше вероятности обычного эффекта Комптона .
![Page 13: Актуальные проблемы современной физики](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022020716/558746ced8b42ad23d8b45e6/html5/thumbnails/13.jpg)
ПОГЛОЩЕНИЕ ЭЛЕКТРОНАМИ ФОТОНОВ
• Фотоэффект – это испускание электронов вещества под действием света
• Законы фотоэффекта:1. количество электронов, вырываемых светом с поверхности металла
за единицу времени на данной частоте, прямо пропорционально световому потоку, освещающему металл.
2. максимальная кинетическая энергия вырываемых светом электронов линейно возрастает с частотой света и не зависит от его интенсивности.
3. для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, то есть минимальная частота света ν0 (или максимальная длина волны λ0), при которой ещё возможен фотоэффект, и если ν < ν0, то фотоэффект уже не происходит.
![Page 14: Актуальные проблемы современной физики](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022020716/558746ced8b42ad23d8b45e6/html5/thumbnails/14.jpg)
АЛЬБЕРТ ЭЙНШТЕЙН(14.03.1879-18.04.1955)Физик-теоретик, один из основателей современной теоретической физики, лауреат Нобелевской премии по физике 1921 года, общественный деятель-гуманист.
В 1905 году Эйнштейн дал объяснение законам фотоэффекта. Согласно ему, электромагнитное излучение представляет собой поток отдельных квантов (фотонов) с энергией hν каждый, где h — постоянная Планка.
При фотоэффекте часть падающего электромагнитного излучения от поверхности металла отражается, а часть проникает внутрь поверхностного слоя металла и там поглощается. Поглотив фотон, электрон получает от него энергию и, совершая работу выхода, покидает металл: hν = Aout + We,
где We — максимальная кинетическая энергия, которую может иметь электрон при вылете из металла.