Compton-Effekt Frage < SchulPhysik < Physik < Naturwiss. < Vorhilfe
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(Frage) beantwortet  | | Datum: | 15:18 Do 05.01.2012 | | Autor: | Paivren |
Hallo Leute, erst mal ein frohes neues Jahr euch allen :)
Ich habe ein paar Fragen zum Compton-Effekt:
Der besagt ja, dass Photonen Elektronen stoßen und so Impuls und Energie übertragen können.
Nun widerspricht das doch aber dem Verständnis, dass die Energie der Photonen nur vollständig übertragen werden kann.
Demnach dürfte der Compton-Effekt doch gar nicht möglich sein (sondern nur der Fotoeffekt), oder?
Außerdem, die Elektronen lösen sich beim Comptoneffekt doch auch nur dann von dem Atom, wenn sie (wie beim Fotoeffekt) eine gewisse Energie erhalten, oder?
Das würde bedeuten, dass die beiden Effekte im Grunde genommen das selbe sind, beim einen wird das ganze Photon absorbiert, bei dem anderen nur ein Teil davon, um Elektronen vom Streukörper/Atom zu lösen.
mfG.
Paivren
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Hallo!
Betrachte mal die Energien, bei denen Photoeffekt und Comptoneffekt auftreten. Dazwischen liegt ein Faktor 100.000.
Beim Photoeffekt ist die Energie eines Photons winzig gegenüber der Ruhemasse eines Elektrons (E=mc²), aber beim Compton-Effekt sind beide ziemlich gleich.
Du sagst, das Elektron löst sich auch beim Compton-Effekt nur, wenn die Energie ausreicht. Das ist prinzipell richtig, allerdings ist zur vollständigen Ionisierung, d.H. Ablösung des Elektrons z.B. von Wasserstoff eine Energie von 14eV notwendig. Der typische Energieübertrag bei Compton liegt aber eher in der Größenordnung einiger 100keV, und das reicht dicke, um das Elektron zu befreien.
Im Endeffekt kannst du dir mal anschauen, wie groß der Energieverlust des Photons gegenüber seiner Anfangsenergie ist, und was passiert, wenn die Anfangsenergie sehr sehr klein ist. Der Energieverlust geht dabei gegen 0, im Prinzip wird das Photon nur noch reflektiert. (Thomson-Streuung)
Statt es zu reflektieren kann das Elektron das Photon bei niedrigen Energien jedoch auch vollständig absorbieren.
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(Frage) beantwortet | | Datum: | 17:00 Do 05.01.2012 | | Autor: | Paivren |
Hallo, vielen Dank für deine Antwort!
Beim typischen Compton-Effekt werden also quasi immer Elektronen raus geschlagen, da die dazu benötigte Energie viel kleiner ist, als die Energie, die sie durch das Photon bekommen.
Aber nochmal zu meiner ersten Frage:
Einstein sagte doch, Photonen können nur als ganzes absorbiert werden. Das bedeutet doch aber, dass der Comptoneffekt gar nicht möglich sein darf, weil die Photonen ja nicht ihre ganze Energie abgeben, sondern nur einen Teil!
mfG.
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Hallo!
Kann es sein, daß du da was verwechselst?
Man benötigt eine gewisse Energie, um Elektronen auszulösen (Austrittsarbeit).
Fasst man Licht als elektromagnetische Welle - also als Feld auf, könnte man denken, daß bei entsprechend großer Lichtintensität (Feldstärke) immer Elektronen ausgelöst werden.
Im Experiment sieht man jedoch, daß dies erst unterhalb einer gewissen Wellenlänge passiert. Ist die Wellenlänge zu groß, lösen sich keine Elektronen, egal, wie hoch die Intensität ist.
Was Einstein nun meinte, ist daß Licht aus einzelnen Teilchen (Photonen) besteht, die alle eine ganz bestimmt, wellenlängenhabhängige Energie haben.
Wenn diese Energie ausreicht, um ein Elektron auszulösen, so wird das passieren.
Allerdings kann das Elektron nicht die Energie mehrerer Photonen sammeln, bis es genug zusammen hat.
Das ist die Kernaussage.
Und es ist so, daß bei den niedrigen Photon-Energien die Energie komplett auf das Elektron übergeht. Das heißt aber nicht, daß es bei höheren Energien nicht anders ist.
Newtons Vorstellung, daß man Geschwindigkeiten addieren kann, funktioniert auch perfekt, solange die Geschwindigkeiten nicht zu groß werden.
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(Mitteilung) Reaktion unnötig  | | Datum: | 20:18 Do 05.01.2012 | | Autor: | Paivren |
Achso, dann habe ich Einsteins Aussage wohl ausversehen "erweitert" :D
Das heißt, es ist auch möglich, dass Photonen nur einen Teil ihrer Energie abgeben!
Vielen Dank für die Hilfe, dann wäre alles klar^^
mfG.
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