Efekt Comptona a efekt fotoelektryczny
Efekt Comptona i Efekt fotoelektryczny to dwa bardzo ważne efekty omawiane w ramach dualizmu falowo-cząsteczkowego materii. Wyjaśnienia efektu Comptona i efektu fotoelektrycznego doprowadziły do powstania i potwierdzenia dualizmu cząstek falowych materii. Te dwa efekty odgrywają istotną rolę w takich dziedzinach, jak mechanika kwantowa, struktura atomowa, struktura sieciowa, a nawet fizyka jądrowa. Niezbędne jest właściwe zrozumienie tych dziedzin, aby osiągnąć sukces w takich naukach. W tym artykule omówimy, czym jest efekt fotoelektryczny i efekt Comptona, ich definicje, podobieństwa i wreszcie różnice między efektem Comptona a efektem fotoelektrycznym.
Co to jest efekt fotoelektryczny?
Efekt fotoelektryczny to proces wyrzucania elektronu z metalu w przypadku padającego promieniowania elektromagnetycznego. Efekt fotoelektryczny został po raz pierwszy właściwie opisany przez Alberta Einsteina. Falowa teoria światła nie opisała większości obserwacji efektu fotoelektrycznego. Istnieje częstotliwość progowa dla fal padających. Oznacza to, że bez względu na to, jak intensywne są fale elektromagnetyczne, elektrony nie zostaną wyrzucone, jeśli nie będą miały wymaganej częstotliwości. Opóźnienie czasowe między padaniem światła a wyrzucaniem elektronów wynosi około jednej tysięcznej wartości obliczonej na podstawie teorii falowej. Gdy wytwarzane jest światło przekraczające częstotliwość progową, liczba emitowanych elektronów zależy od natężenia światła. Maksymalna energia kinetyczna wyrzucanych elektronów zależy od częstotliwości padającego światła. Doprowadziło to do konkluzji fotonowej teorii światła. Oznacza to, że światło zachowuje się jak cząsteczki podczas interakcji z materią. Światło przychodzi jako małe pakiety energii zwane fotonami. Energia fotonu zależy tylko od częstotliwości fotonu. Istnieje kilka innych terminów zdefiniowanych w efekcie fotoelektrycznym. Funkcją pracy metalu jest energia odpowiadająca częstotliwości progowej. Można to uzyskać za pomocą wzoru E=h f, gdzie E jest energią fotonu, h jest stałą Planka, a f jest częstotliwością fali. Każdy system może pochłaniać lub emitować tylko określone ilości energii. Obserwacje wykazały, że elektron zaabsorbowałby foton tylko wtedy, gdy energia fotonu byłaby wystarczająca do wprowadzenia elektronu do stanu stabilnego.
Co to jest efekt Comptona?
Efekt Comptona lub rozpraszanie Comptona to proces rozpraszania fali elektromagnetycznej z wolnego elektronu. Obliczenia Compton Scattering pokazują, że obserwacje można wyjaśnić jedynie za pomocą fotonowej teorii światła. Najważniejszą z tych obserwacji była zmienność długości fali rozproszonego fotonu wraz z kątem rozproszenia. Można to wyjaśnić jedynie traktując falę elektromagnetyczną jako cząstkę. Główne równanie rozpraszania Comptona to Δλ=λc(1-Cosθ), gdzie Δλ to przesunięcie długości fali, λc to długość fali Comptona, a θ jest kątem odchylenia. Maksymalne przesunięcie długości fali następuje przy 1800
Jaka jest różnica między efektem fotoelektrycznym a efektem Comptona?
• Efekt fotoelektryczny występuje tylko w elektronach związanych, ale rozpraszanie Comptona występuje zarówno w elektronach związanych, jak i swobodnych; jednak można to zaobserwować tylko w swobodnych elektronach.
• W efekcie fotoelektrycznym padający foton jest obserwowany przez elektron, ale w rozpraszaniu Comptona tylko część energii jest absorbowana, a reszta fotonu jest rozpraszana.
