|
Модели электромагнитного излучения (ЭМИ):
- луч – линия распространения ЭМИ (геометрическая оптика),
- волна – гармоническая волна (или совокупность гармонических волн), имеющая амплитуду и определенную длину волны или частоту (волновая оптика),
- поток частиц (фотонов) используется для объяснения многих эффектов, на которых основана квантовая теория строения вещества.
Характеристики всех моделей связаны друг с другом, поскольку описывают один и тот же материальный объект (ЭМИ).
Эффектом Комптона называется увеличение длины волны рассеянного излучения при облучении вещества монохроматическим рентгеновским излучением.
Рентгеновским называется электромагнитное излучение, которое можно моделировать с помощью электромагнитной волны с длиной от 10–8 до 10–12 м или с помощью потока фотонов с энергией от 100 эВ до 106 эВ (границы условны).
Для описания рентгеновского излучения, распространяющегося от источника до вещества (см. рис. 1), применяется волновая модель. Излучение представляется, как монохроматическая волна с длиной λ0.
Волновая модель применяется и для описания рассеянного рентгеновского излучения, идущего под углом θ от вещества (образец) до регистрирующего устройства (рентгеновского спектрометра РС).
При исследовании взаимодействия ЭМИ с веществом используется корпускулярная модель, имеющая вид потока фотонов.
Рассмотрим процесс столкновения падающего рентгеновского фотона (энергия  , импульс
 ) с покоящимся электроном вещества (рис. 2). Энергия электрона до столкновения равна его энергии покоя mc2, где m – масса покоя электрона. Импульс электрона равен 0.
После столкновения (рис. 3) электрон будет обладать импульсом
 и энергией, равной
Энергия фотона станет равной  , а импульс  .
Из закона сохранения импульса и энергии вытекают два равенства:
 и 
Из второго следует
 (рис. 2).
Разделив первое равенство на последнее и проведя некоторые преобразования (см. учебник), получим формулу Комптона:
где комптоновская длина волны
Для электрона m = 9∙10–31 кг, λC = 2,43∙10–12 м.
|
