Compton Effect vs Photoelectric effect
Το Φαινόμενο Συμπτωμάτων και το Φωτοηλεκτρικό Φαινόμενο είναι δύο πολύ σημαντικά φαινόμενα που συζητούνται στο πλαίσιο της δυαδικότητας των κυματικών σωματιδίων της ύλης. Οι εξηγήσεις του φαινομένου Compton και του φωτοηλεκτρικού φαινομένου οδήγησαν στο σχηματισμό και την επιβεβαίωση της δυαδικότητας των κυματικών σωματιδίων της ύλης. Αυτά τα δύο φαινόμενα παίζουν ζωτικό ρόλο σε πεδία όπως η κβαντομηχανική, η ατομική δομή, η δομή του πλέγματος και ακόμη και η πυρηνική φυσική. Είναι ζωτικής σημασίας να έχουμε σωστή κατανόηση σε αυτούς τους τομείς προκειμένου να διαπρέψουμε σε τέτοιες επιστήμες. Σε αυτό το άρθρο, θα συζητήσουμε τι είναι το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο και το φαινόμενο Compton, τους ορισμούς τους, τις ομοιότητες και, τέλος, τις διαφορές μεταξύ του φαινομένου Compton και του φωτοηλεκτρικού φαινομένου.
Τι είναι το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο;
Φωτοηλεκτρικό φαινόμενο είναι η διαδικασία της εκτόξευσης ενός ηλεκτρονίου από ένα μέταλλο στην περίπτωση προσπίπτουσας ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας. Το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο περιγράφηκε για πρώτη φορά σωστά από τον Άλμπερτ Αϊνστάιν. Η κυματική θεωρία του φωτός απέτυχε να περιγράψει τις περισσότερες από τις παρατηρήσεις του φωτοηλεκτρικού φαινομένου. Υπάρχει μια συχνότητα κατωφλίου για τα προσπίπτοντα κύματα. Αυτό δείχνει ότι ανεξάρτητα από το πόσο έντονα είναι τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα, τα ηλεκτρόνια δεν θα εκτινάσσονται εκτός εάν έχει την απαιτούμενη συχνότητα. Η χρονική καθυστέρηση μεταξύ της πρόσπτωσης του φωτός και της εκτίναξης των ηλεκτρονίων είναι περίπου το ένα χιλιοστό της τιμής που υπολογίζεται από την κυματική θεωρία. Όταν παράγεται φως που υπερβαίνει τη συχνότητα κατωφλίου, ο αριθμός των εκπεμπόμενων ηλεκτρονίων εξαρτάται από την ένταση του φωτός. Η μέγιστη κινητική ενέργεια των ηλεκτρονίων που εκτινάσσονται εξαρτάται από τη συχνότητα του προσπίπτοντος φωτός. Αυτό οδήγησε στο συμπέρασμα της θεωρίας φωτονίων του φωτός. Αυτό σημαίνει ότι το φως συμπεριφέρεται ως σωματίδια όταν αλληλεπιδρά με την ύλη. Το φως έρχεται ως μικρά πακέτα ενέργειας που ονομάζονται φωτόνια. Η ενέργεια του φωτονίου εξαρτάται μόνο από τη συχνότητα του φωτονίου. Υπάρχουν μερικοί άλλοι όροι που ορίζονται στο φωτοηλεκτρικό φαινόμενο. Η συνάρτηση εργασίας του μετάλλου είναι η ενέργεια που αντιστοιχεί στη συχνότητα κατωφλίου. Αυτό μπορεί να ληφθεί χρησιμοποιώντας τον τύπο E=h f, όπου E είναι η ενέργεια του φωτονίου, h είναι η σταθερά Plank και f είναι η συχνότητα του κύματος. Οποιοδήποτε σύστημα μπορεί να απορροφήσει ή να εκπέμψει μόνο συγκεκριμένες ποσότητες ενέργειας. Οι παρατηρήσεις έδειξαν ότι το ηλεκτρόνιο θα απορροφούσε το φωτόνιο μόνο εάν η ενέργεια του φωτονίου είναι αρκετή για να μεταφέρει το ηλεκτρόνιο σε σταθερή κατάσταση.
Τι είναι το Compton Effect;
Φαινόμενο Compton ή σκέδαση Compton είναι η διαδικασία σκέδασης ενός ηλεκτρομαγνητικού κύματος από ένα ελεύθερο ηλεκτρόνιο. Ο υπολογισμός της σκέδασης Compton δείχνει ότι οι παρατηρήσεις μπορούν να εξηγηθούν μόνο χρησιμοποιώντας τη θεωρία φωτονίων του φωτός. Η πιο σημαντική από αυτές τις παρατηρήσεις ήταν η μεταβολή του μήκους κύματος του σκεδαζόμενου φωτονίου με τη γωνία σκέδασης. Αυτό θα μπορούσε να εξηγηθεί μόνο αντιμετωπίζοντας το ηλεκτρομαγνητικό κύμα ως σωματίδιο. Η κύρια εξίσωση της σκέδασης Compton είναι Δλ=λc(1-Cosθ), όπου Δλ είναι η μετατόπιση μήκους κύματος, λc είναι το μήκος κύματος Compton, και θ είναι η γωνία απόκλισης. Η μέγιστη μετατόπιση μήκους κύματος εμφανίζεται σε 1800
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ του φωτοηλεκτρικού φαινομένου και του φαινομένου Compton;
• Το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο εμφανίζεται μόνο σε δεσμευμένα ηλεκτρόνια, αλλά η σκέδαση Compton συμβαίνει τόσο στα δεσμευμένα όσο και στα ελεύθερα ηλεκτρόνια. Ωστόσο, είναι παρατηρήσιμο μόνο σε ελεύθερα ηλεκτρόνια.
• Στο φωτοηλεκτρικό φαινόμενο, το προσπίπτον φωτόνιο παρατηρείται από το ηλεκτρόνιο, αλλά στη σκέδαση Compton, μόνο ένα μέρος της ενέργειας απορροφάται και το υπόλοιπο φωτόνιο σκεδάζεται.
