Compton efekts pret fotoelektrisko efektu
Compton Effect un Photoelectric Effect ir divi ļoti svarīgi efekti, kas tiek apspriesti matērijas viļņu daļiņu dualitātes ietvaros. Komptona efekta un fotoelektriskā efekta skaidrojumi noveda pie matērijas viļņu daļiņu dualitātes veidošanās un apstiprinājuma. Šiem diviem efektiem ir būtiska nozīme tādās jomās kā kvantu mehānika, atomu struktūra, režģa struktūra un pat kodolfizika. Lai gūtu izcilību šādās zinātnēs, ir ļoti svarīgi iegūt pienācīgu izpratni par šīm jomām. Šajā rakstā mēs apspriedīsim, kas ir fotoelektriskais efekts un Komptona efekts, to definīcijas, līdzības un visbeidzot atšķirības starp Komptona efektu un fotoelektrisko efektu.
Kas ir fotoelektriskais efekts?
Fotoelektriskais efekts ir elektrona izgrūšanas process no metāla krītoša elektromagnētiskā starojuma gadījumā. Fotoelektrisko efektu vispirms pareizi aprakstīja Alberts Einšteins. Gaismas viļņu teorija nespēja aprakstīt lielāko daļu fotoelektriskā efekta novērojumu. Krītošajiem viļņiem ir noteikta sliekšņa frekvence. Tas norāda, ka neatkarīgi no tā, cik intensīvi ir elektromagnētiskie viļņi, elektroni netiks izmesti, ja vien tiem nav vajadzīgās frekvences. Laika aizkave starp gaismas iekļūšanu un elektronu izmešanu ir aptuveni tūkstošdaļa no vērtības, kas aprēķināta pēc viļņu teorijas. Kad tiek ražota gaisma, kas pārsniedz sliekšņa frekvenci, emitēto elektronu skaits ir atkarīgs no gaismas intensitātes. Izmesto elektronu maksimālā kinētiskā enerģija ir atkarīga no krītošās gaismas frekvences. Tas noveda pie secinājuma par gaismas fotonu teoriju. Tas nozīmē, ka gaisma, mijiedarbojoties ar vielu, uzvedas kā daļiņas. Gaisma nāk kā mazas enerģijas paketes, ko sauc par fotoniem. Fotona enerģija ir atkarīga tikai no fotona frekvences. Fotoelektriskajā efektā ir definēti daži citi termini. Metāla darba funkcija ir enerģija, kas atbilst sliekšņa frekvencei. To var iegūt, izmantojot formulu E=h f, kur E ir fotona enerģija, h ir Planka konstante un f ir viļņa frekvence. Jebkura sistēma var absorbēt vai izstarot tikai noteiktu enerģijas daudzumu. Novērojumi parādīja, ka elektrons absorbētu fotonu tikai tad, ja fotona enerģija ir pietiekama, lai elektrons nonāktu stabilā stāvoklī.
Kas ir Komptona efekts?
Komptona efekts jeb Komptona izkliede ir brīvā elektrona elektromagnētiskā viļņa izkliedes process. Komptona izkliedes aprēķins parāda, ka novērojumus var izskaidrot tikai, izmantojot gaismas fotonu teoriju. Vissvarīgākais no šiem novērojumiem bija izkliedētā fotona viļņa garuma izmaiņas ar izkliedes leņķi. To var izskaidrot, tikai apstrādājot elektromagnētisko viļņu kā daļiņu. Galvenais Komptona izkliedes vienādojums ir Δλ=λc(1-Cosθ), kur Δλ ir viļņa garuma nobīde, λc ir Komptona viļņa garums., un θ ir novirzes leņķis. Maksimālā viļņa garuma nobīde notiek pie 1800
Kāda ir atšķirība starp fotoelektrisko efektu un Komptona efektu?
• Fotoelektriskais efekts rodas tikai saistītajos elektronos, bet Komptona izkliede notiek gan saistītajos, gan brīvajos elektronos; tomēr tas ir novērojams tikai brīvajos elektronos.
• Fotoelektriskajā efektā krītošo fotonu novēro elektrons, bet Komptona izkliedē tiek absorbēta tikai daļa enerģijas, bet pārējais fotons tiek izkliedēts.
