Compton Effekt - Handout

Felix Hesse

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11/12/13

Ausarbeitung

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Der Compton-Effekt Nach Arthur Holly Compton (1892 - 1962) Definition Der Compton-Effekt beschreibt den elastischen Stoß eines Photons einer Röntgenstrahlung mit einem ruhenden Elektron Wegen der Streuung an einem Teilchen auch als Compton Streuung bekannt Der Elastische Stoß 1 Es wirken zwei oder mehr Körper Kraft aufeinander aus Beim elastischen Stoß entstehen - anders als beim plastischen Stoß - keine Deformierungen und es wird keine Energie in thermische Energie umgewandelt, d.h. dass die mechanische Energie (kinetische Energie) erhalten bleibt Nur beim Zusammentreffen von Elementarteilchen vorhanden, da sonst Energie durch Reibung verloren geht Das Photon Lichtquanten/Lichtteilchen, aus denen elektromagnetische Strahlung besteht Besitzen eine Wellenlänge, aber keine Ruhemasse, da sie nur bei Lichtgeschwindigkeit existieren Sie können jedoch einen Impuls übertragen p = h C Röntgenstrahlung ん一入 Felix Hesse, 22EN4, 11.2021 h Treffen elektromagnetische Wellen im Raum auf Materie, also meistens auch Ladungsträger, führen diese eine erzwungene Schwingung mit der Anregungsfrequenz der elektromagnetischen Welle aus, welche als Folge ihre Ausbreitungsgeschwindigkeit verringert Arthur Holly Compton stellte fest, dass dies bei der Verwendung von Röntgenstrahlung nicht der Fall ist Röntgenstrahlung ist als Bestandteil des elektromagnetischen Spektrums sehr kurzwellig Versuchsbeschreibung Ein Photon trifft auf ein freies Elektron im Raum das Photon hat demzufolge eine Energie E = h · f, welche von der Frequenz (also Wellenlänge) des Photons abhängt Es kommt zu einem elastischen Stoß, durch den das Elektron ein Impuls (p) übertragen bekommt und nun eine Geschwindigkeit (kinetische Energie) besitzt (auch das Photon wird abgelenkt) Photon Hinweis beim...

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Zeichnen: Pfeil des Photons ist ein Impulspfeil, d.h. dass die Länge die Größe des Impulses widerspiegelt; demnach müssen die Impulspfeile des gestoßenen Elektrons und des gestreuten Elektrons wieder der Größe des Impulspfeils des zuvor einfallenden Photons entsprechen; dies gelingt in dem man ein Kräfteparallelogramm zeichnet (abhängig vom Winkel des gestreuten Photons) h.c Eph = hf= 2 Erkenntnisse m Quellen 2 Elektron PPh 931 Felix Hesse, 22EN4, 11.2021 α PE Gestreutes Photon PGes Gestoßenes Elektron Das Photon gibt Energie in Form von kinetischer Energie an das Elektron ab, indem es einen Impuls überträgt h.c E = h f= . 2 (Energie des Photons, welche durch den Stoß abnimmt) Lichtgeschwindigkeit des Photons bleibt im Vakuum konstant; somit hat das Photon keine kinetische Energie verloren; h ist das Planck'sche Wirkungsquantum und demzufolge auch konstant Der Energieverlust kommt demzufolge nur durch die Vergrößerung der Wellenlänge > zustande A.H. Compton hat dies nachgewiesen und folgende Formel aufgestellt: - Δλ = (1 − cos(a)) (m ist die Ruhemasse des Elektrons) Desto größer a, desto größer ist A2 (die Wellenlängenvergrößerung) h m.c

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