Compton-Wellenlänge < SchulPhysik < Physik < Naturwiss. < Vorhilfe
|
Hallo zusammen,
habe gerade im Physik-LK Quantenphysik und dabei auch den Compton-Effekt. Der selbst ist überhaupt nicht das Problem, jedoch die dabei herausgefundene Compton-Wellenlänge. Nach meinem Verständnis beschreibt diese doch die maximale Wellenlängenänderung [mm] (\Delta \lambda).
[/mm]
Hieraus ergeben sich für mich 2 Fragen:
1. Ich habe jetzt schon mehrfach Aufgaben bekommen, in denen der Versuch mit Photonen der Compton-Wellenlänge gemacht wird. Das ist aber doch gar keine Bedingung. Oder anders gesagt: Warum sollten Photonen eine Wellenlänge haben die der maximalen WellenlängenÄNDERUNG beim Compton-Stoß entspricht. Gibt es dafür eine Begründung?
2. Wir haben hergeleitet, dass die Photonen der Compton-Wellenlänge eine relativistische Masse haben, die gleich der Ruhemasse eines Elektrons ist. Mathematisch war das rel. simpel, aber ich finde absolut keine physikalische Begründung hierfür. Gibt es dafür überhaupt eine Erklärung??
Ich bedanke mich schonmal!
P.S.:Ich habe diese Frage in keinem Forum auf anderen Internetseiten gestellt.
|
|
| |
|
Hallo!
Man MUSS keine Photonen nehmen, deren Wellenlänge exakt der Compton-Wellenlänge entsprechen. Aber:
Es gibt verschiedene Effekte bei der Wechwelwirkung zwischen Photonen und Materie (Elektronen), und je nachdem, welche Energie die Photonen haben, treten die verschiedenen Effekte unterschiedlich stark in Erscheinung.
Für sehr niederenergetische Photonen (sichtbares Licht, einige Elektronenvolt) ist der Photoeffekt dominierend. So ein Elektron ist ja nur fast frei, und schluckt zur Befreiung eben typischerweise einige eV an Energie. Photonen mit dieser Energie werden komplett absorbiert.
Hinzu kommt: Bei so großen Wellenlängen wird es schwierig, die geringe Veränderung festzustellen.
Sobald die Photonen eine Energie haben , die mindestens der doppelten Elektronenruhemasse entspricht, also ab einem guten MeV, werden die Photonen in Materie viel lieber Paarbildung machen, zerfallen also in Elektron und Positron. Hier gibts auch keinen Comptoneffekt.
Der Energiebereich, in dem der Compton-Effekt dominiert, liegt irgendwo dazwischen, also auch etwa im Bereich der Ruhemasse des Elektrons.
Der Compton-Versuch ist übrigens Teil unseres Praktikums, dort verwenden wir Cäsium 137 als Quelle, und das strahlt mit 662keV, was zwar in der Größenordnung von 512keV liegt, aber doch ein gutes Stück größer ist.
Was man mißt, ist sowas hier:
[Dateianhang nicht öffentlich]
Auf der x-Achse ist die Energie aufgetragen, auf der y-Achse die anzahl der gemessenen Photonen mit der jeweiligen Energie.
Wichtig ist die obere x-Skala, die gibt die Energie in keV an.
Ganz rechts in rot sieht man einen schönen Peak der 662KeV, wenn der Detektor direkt in die Quelle schaut. Die nachfolgenden Peaks sind bei Winkeln von 20° bis 80° aufgenommen, jeweils in 10°-Schritten. Man sieht wunderbar, wie der Peak immer weiter in den Niederenergetischen Bereich wandert.
Dateianhänge:
Anhang Nr. 1 (Typ: png) [nicht öffentlich]
|
|
|
| |
|
Also wenn ich das richtig verstehe, ist nur der Bereich der Wellenlänge wichtig, es muss aber nicht die Compton-Wellenlänge sein.
Dann bleibt aber immer noch die Frage, warum ein Photon der Compton-Wellenlänge mathematisch exakt die Ruhemasse eines Elektrons als relativistische Masse hat?
|
|
|
| |
|
| Status: |
(Antwort) fertig  | | Datum: | 20:47 Mi 27.02.2008 | | Autor: | leduart |
Hallo
Anschaulich ist das "klassisch" vorherzusehen, die maximale Energieänderung bei einem elastischen Stoß hat man, wenn ein Teilchen der Masse m auf ein ruhendes der gleichen Masse trifft. Das stossende Teilchen verliert seine gesamte Energie.
da passiert zwar hier nicht, nur die Energieänderung ist eben am größten, wie im klassischen Fall. Und da hast du ja auch einfach an die Rechnung (und das Experiment) geglaubt, die das sagen.
Machts das was plausibler? (natürlich gilt so ein klassisches Analogon nur, wenn mans auch nachweisen und innerhalb des Models nachrechnen kann!)
Gruss leduart
|
|
|
|
