اثر كامپتون (Compton effect)

صفحه 1:
( Compton Bess) AAA) ‏خلاصة مطاليي که تا اینجا مطا لعه گرا‎ ES RCE OT ies -© يديدة تابش جسم سياه يا يديدة حفره اي و فرمول پلانك. - ارانه نظریه فوتون انشتین به وسيلة اثر فتوالکتريك و لذا استناد نسبت ترد اق يردن د ترر ر ند د موجي- ذره اي براي ‎ees‏ طول ذر نظریه رل ادو ‎Sree,‏ ابسته به ذره و ارائه ره ی موجي ی کم و ری مرن ‎1 03 ‏که‎ es ‏اك‎ faery ‎ee Ore er as 7 ‏ری رهق تیه زار هش‎ ne race ‏یر‎ ‏ان مور راد را تم يبا دراك‎ meee eer ۱ 

صفحه 2:
( Compton Effect ) csiuls_s/® ‏اثر کامپتون آزمایش ديگري است که تایید قاطعي براي خاصیت‎ * . ‏ذره اي بودن نور است‎ Sr ‏ا ا 1 ل 01 ل‎ ie ‏ريزي ( بسته هاي متمرکز. انرژي ) به نام فوتون در نظر مي‎ 0 ko eee ree BYS 3 1 ‏ل ل ا‎ 0 ( ‏مادي‎ 

صفحه 3:
آرایش آزمایش‌کامپتون + يكد ستهبرتوا يكستكفا م بر روى يك يي ee. fl ۱ | coment Hl 0 ‏ل ساي‎ ‏بازتاب‌های براگ روی یک بلسسور‎ (بععا دله ۴-۲۲ نگا مکنید ) اندازه ‎shyt‏ ۳ گیری‌میشود » وشدت آنها بوسیلسه یک شکارساز ما نند اتاقک یونسش ستجیده میشود + 

صفحه 4:
شکل ه وسه تتا یج آزما یت‌کامیتوت حط قاکم سمت چپ مریوظ بعطول موج « و خط سیمت راست مربوظ یه است . تتایج برای چهار اویه پراکتدگی‌متفاوت ۰ ۶ » نشان‌داده شده است ۰ می‌بینیم که جایچاتی كاميتون , جه براىزاويهيراكتدكى ‎٩۰‏ درجه ‎Ai/mge = © ANY.‏ انکستوم ۶ 

صفحه 5:
ا ل ل ل ا ‎a TEE ST SY‏ من ال ار كه قطعه گرافيك رابا فرکانس ۳ ‎CIES SRE LTe 6 Se Sec ae i‏ ل كيرنده و فرس تنده راديويي) و اينكه جريا دو انرزي و دو فرکانس وجود دارد» از نظر فيزيك كلاسيك قابل توجیه نیو د. ‎0 Ts ere coe O REN Mer ee Ts ie ‏اتوجيه شد:‎ ‏" برخورد فوتون اشعه ا با الكترون بصورت زير است : 

صفحه 6:
يك فوتون يا طول ‎٠‏ موج + به‌یک الکترون‌ساکن برخورد | میکند . یس|زیرخورد ؛قوتون تحت. الکترون قوتوت زاويه + با طول موجبيشختو بد بیج وم پراکنده میشود ء در حالى كه الكترون با شرعت ‎٠‏ در جهت و یف راخ سيكو ١ه ‎ote‏ 

صفحه 7:
ا ا ا رك | ‏ب‎ 53-1 + ‏رورت << 02م‎ 2 E.,+ mC =F,,+(mc+k, Finn = Font & 

صفحه 8:
: یک فوتون با ول وج د بمیک الکترون‌ساکن برخورد میکته - پس] زیرخورد قوتون تحت الکتروت عوتون زاويه © با طول موی‌بیتتسو بد 2 ‎=e‏ ‎mtg tt a eel ose‏ د الکترون با ‎Oe oe See‏ یس راتد.ه میشود_. ییاز برخورد 0 

صفحه 9:
‎Men GAD Sok nee a‏ ال ا ا ‎eee Se eee el Aner Temi Co)‏ 0 انتخاب و حذف مي نماییم. پس از عملیات جبري لازم نتيجة ساده زیر حاصل مي شود: ‏" بدينسان جابجايي كاميتون ( .47 ) تنها ‎re eae‏ ‏" براي 0 -م فوتون تابيده شده درست از كنار الكترون منحرف نمي شود. ‎ ‎sl) 00‏ ام ا ا ا ا ل 0 ‏رس مي شود. ‎ 

صفحه 10:
‎Sree Te er oe‏ ل ا هسته هستند و کل هسته و اتم د رمقابل فوتون ورودي واکنش نشان میدهند. ‏* طول موج تغییر پیدا کرده مربوط به الكترونهايي است که کنده شده و انرژي جنبشي پیدا مي کنند. ‎E> oi‏ 0 كه © نوترون و © بروتون و © الكترون دارد. ‏اا ل ‎M = m, 22000 = m, 1836 x 12‏ 

صفحه 11:
*_ثابت پلانك تا کنون در سه پدیده مهم نمایان شده است : ۱ " ©) بديده فتوالكتريك Dee | . در اسر لس ‎TT IED‏ ا ‏0 سوت دیزی بر رد ‏یت و ‏* مسئله : پرتو 2 با طول موج ۸۸ 1 "بوسیله يك قالب کربن پراکنده میشود ری رده تست زره 6۵ ترچ توت ری يم ‏امي شوند. لك ‎are‏ یر اس ار روز نان پس زده داده مي شود؟ 

اثر كامپتون ( ) Compton effect ‏ ‏ ‏ ‏ ‏ ‏ ‏ ‏ خالصة مطالبي كه تا اينجا مطا لعه گرديد: 1ارائه فرمول تجربي رايدبرگ در مورد سريهاي طيفي. 2پديدة تابش جسم سياه يا پديدة حفره اي و فرمول پالنك. 3ارائــــه نظريـــــه فوتون انشتين به وسيلة اثر فتوالكتريك و لذا استناد نسبتذره اي بودن به نور و تأييد خاصيت دوگانه موجي -ذره اي براي نوروسایرامواج الکترومغناطیسی. 4ارائه نظريه دو بروي در مورد طول موج وابسته به ذره و ارائه نظريهذره اي -موجي براي ذرات مادي و تأييد آن به وسيله آزمايش تفرق الكترون به وسيلة داویسون و گرمر. 5آزمايش ديگري كه تأييد قطعي براي خاصيت ذره اي بودن نور مي باشد،اثر كامپتون است که برخورد نور به عنوان ذره با ذرات ديگر مثل الكترون است. مفهوم فوتون به عنوان يك بستة متمركز انرژي در سال 1923بوسيلة كامپتون به گونه اي قاطع مورد تأييد قرار گرفت. در پديدة كامپتون فرض بر اين است كــــه تئوري كوانتم نور را به صورت ذرات ريزي ( بسته هاي متمركز انرژي ) بـــه نام فوتون در نظر مي گيرد. نتيجه آنكه در صورت صحت اين موضوع بايد برخورد ذرات نوري با ذرات ديگري مثل الكترون مانند برخورد دو ذرة مادي ( مثالً دو توپ بيليارد ) باشد.  اثر كامپتون ( ) Compton Effect اثر كامپتون آزمايش ديگرـي است كه تاييد قاطعي براي خاصيت ذره اي بودن نورـ است . فرض بر اين است كه تئوري كوانتم نور را به صورت ذرات رـيزـي ( بسته هاي متمركزـ انرژي ) به نام فوتون در نظر مي گيرد نتيجه اينكه در صورت صحت اين موضوع بايد برخورـد ذرات نور با ذرات ديگري مثل الكترون مانند برخورد و ذرـه مادي ( مثالً‌دو توپ بيليارـد ) باشد آزمايشي كه به وسیله کامپتون ترتيب داده شده بود مطابق شکل زیر بود: كامپتون يك دسته پرتو ايكس كه طول موج آن به خوبي مشخص بود را مطابق شكل بر روي يك قطعه گرافيت تابانيد و براي زواياي پراكندگي گوناگون، شدت پرتو ايكس پراكنده شده را بر حسب طول موج اندازه گرفت.  ‏ ‏ توزيع شدت پرتوهاي xپراكنده شده بر حسب طول موج در زواياي مختلف رسم گرديد. گرچه دسته پرتو فرودي تكفام بوده و طول موج آن مي باشد. نتايج آزمايش كامپتون براي چهار زوايه پراكندگي وجود دو maxشدت را براي دو طول موج يكي برابر طــول موج اصلي پرتو xتابيـده شـده و ديگر طول موج بلـندتر نشان مي داد ،كه به اندازة از پرتو فرودي بزرگتر مي باشد .كميت موسوم به جابجائي كامپتون است و با زاويه اي كه تحت آن پرتوهاي ايكس پراـكنده شده ديده مي شوند تغيير مي كند.  ‏ ‏ ‏ طبـــق نظرـيات موجـــي الكترومغناطيســـي فيزـيـــك كالســـيك، پرتوفرودي بـــا طول موج تنهـــا ميتوانـــد الكترونهاي درـون ‏c ‏ ‏ تشديد كند و قطعه گرافيك رابا فرـكانس  آنهـا نيـز بـا همان فرـكانـس توليـد انرـژـي نماينـد (‌شـبيه آنتنهاي گيرنده و فرســـتنده راديويـــي) و اينكـــه چرـا دو انرژـــي و دو فركانس وجود دارد ،از نظر فيزيك كالسيك قابل توجيه نبو د. ايـن موضوع بـا اسـتفاده ا زخاصـيت ذره اي براي نور ايـن گونـه توجيه شد: برخورد فوتون اشعه xبا الكترون بصورت زير است :  شرايط قبل از برخورد شرايط پس از برخورد Eph h   فوتون اوليه hc 1  E h h Pph  ph    2 c c  Eph h   فوتون ثانويه   Pph Ve o   الكترون اوليه 2 Ee m0c  3 Pe o 4 ‍ Eph c  hc  1  h  h    2 c  Ve o Ve الكترون ثانويه  Ee m0c2  ke  3 ‍ e o 4  P :قوانين بقاي انرژي و اندازه حركت عبارـتند ازـ  1 3 1  3 Eph  Ee Eph  Ee Eph  m0c Eph  (m0c  ke ) 2 Eph Eph  ke 2 2  4 2  4  قوانين بقاي انرژي و اندازه     P  pph :از oعبارتند حركت Pph e  x در راستاي y در راستاي  cos  Pe cos  Pph Pph  sin  Pe sin  o  Pph  ‏ ‏ در بين 5متغير ( ، `، V، و ) كه در اين معادالت ظاهر مي شوند دو عدد آنها را مي توان حذف نمود .ما و Vرا كه تنها به حركت الكترون مربوط مي شوند انتخاب و حذف مي نماييم .پس از عمليات جبري الزم نتيجة ساده زير حاصل مي شود: بدينسان جابجايي كامپتون ( ) تنها به زاوية پراكندگي h طول به نه و دارد بستگي ‏ ‏1 cos تغيير  ‏     مي كند موج اوليه و از صفر تا ‏m0c 2و منحرف نمي شود. شده براي = oفوتون تابيده شده درست از كنار الكترون ردh ‏m0c ‏ براي = 180كه مربوط به يك برخورد رودررو است و جهت فوتون تابيده شده معكوس مي شود. ‏h ‏1 cos  o     ‏m0c ‏h ‏1 cos   2h      2h ‏moc ‏moc ‏moc ‏ o   '    ‏ 180        ‏ ‏ ‏ طول موج تغييــر نكرده مربوط بــه الكترونهاي درون اتــم اســت كــه در قيــد هسته هستند و كل هسته و اتم د رمقابل فوتون ورودي واكنش نشان ميدهند. طول موج تغييــر پيدا كرده مربوط بــه الکترونهايــي اســت كــه كنده شده و انرژي جنبشي پيدا مي كنند. كــه 6نوترون و 6پروتون و 6الكترون مثالً :در مورد كربــن 12 دارد. 6C توده موثر در مقابل اشعه ورودي ‏M = me 22000 = me 1836 × 12 ‏h ‏      ) (1 Cos ‏Mc ‏M  m0   0      ثابت پالنك تا كنون در سه پديده مهم نمايان شده است : )1تابش حفره اي )2پديده فتوالكتريك )3پديده كامپتون لذا ثابت پالنك در فيزيك كوانتمي ثابت بسيار اساسي است يعني در جهان كه h وجود نداشته باشد فيزيك كوانتم بي معنا است. در اين صورت فيزيك كالسيك حتي در دستگاههاي زير اتمي برقرا ر خواهد بود و در چنين جهاني پديده كامپتون رخ نخواهد داد. ‏ مسئله :پرتو Xبا طول موج  1 Aبوسيله يك قالب كربن پراكنده ميشود پرتوهاي پراكنده شده تحت زاويه 90درجه نسبت به زاويه فرودي مشاهده مي شوند. الف – جابه جايي كامپتون چقدر است ب – چه مقدار انرژي جنبشي به eپس زده داده مي شود؟ ‏ ‏ ‏ ‏ ‏ ‏