Efectul Compton: Masurarea energiei fotonilor dispersati in functie de unghiul de dispersie

Efectul Compton: Masurarea energiei fotonilor dispersati in functie de unghiul de dispersie

Obiectivele Experimentului:

• • Inregistrarea directa a spectrelor de energie a razelor X diseminate pe un corp sub diferite unghiuri folosind un detector de energie a razelor X.
  • Determinarea energiei E(θ) a razelor X diseminate la diferite unghiuri si compararea cu energia calculata folosind conservarea energiei si momentului, utilizand expresia relativista pentru energia.
  • Masurarea energiei fotonilor dispersati

Principii:

Atunci cand razele X trec prin materie, o parte dintre ele sunt diseminate. Potrivit fizicii clasice, frecventa radiatiei nu ar trebui sa se schimbe in procesul de diseminare. Cu toate acestea, in 1923, fizicianul american A. H. Compton a observat ca frecventa a fost redusa in cazul unor raze X.

Pentru a explica acest fenomen, intregul proces de diseminare trebuie tratat in termeni de fizica cuantica, iar razele X trebuie considerate, de exemplu, in functie de aspectul lor de particula. Mai mult, se presupune ca electronii de diseminare sunt liberi, ceea ce este o buna aproximare pentru electronii din straturile atomice exterioare la energiile din domeniul razelor X. Astfel, intr-un proces de diseminare, un foton cu frecventa v1 , adica cu energia E1 =h*v1, loveste un electron liber in repaus, cu masa de repaus m0. Fotonul este diseminat sub un unghi θ, iar electronul se misca cu viteza v sub un unghi ϕ in raport cu directia fotonului intrand. In acest proces de coliziune, se presupune conservarea energiei si a momentului, similar cu o coliziune elastica a doua particule clasice.

Prin masurarea energiilor razelor X diseminate la diferite unghiuri si comparand aceste masuratori cu valorile calculate pe baza principiilor conservarii energiei si momentului, acest experiment confirma natura cuantica a fenomenului si valideaza modelul teoretic relativist al interactiunii. Aceasta experienta ilustreaza conceptele importante ale fizicii cuantice si a contribuit semnificativ la dezvoltarea intelegerii noastre asupra comportamentului particulelor sub influenta radiatiei electromagnetice.