Эффект Комптона

27. Основные понятия и формулы

При взаимодействии потока электромагнитного излучения с веществом часть этого излучения рассеивается. В рассеянном излучении вместе с первоначальной длиной волны появляется новая длина волны , большая чем . Сдвиг волны рассеянного излучения получил название эффекта Комптона.

Схема опыта представлена на рис. 59, где РВ - рассеивающее вещество. Разность зависит только от угла , образуемого направлением рассеянного излучения с направлением первичного пучка. От длины волны и от природы рассеивающего вещества  не зависит.

Эффект Комптона можно объяснить, рассматривая рассеяние как процесс упругого столкновения рентгеновских фотонов с практически свободными электронами (с квантовой точки зрения). Учитывая законы сохранения (энергии и импульса) при взаимодействии фотона со свободным электроном вещества, можно найти изменение длины волны рассеянного излучения:

,

,

где h - постоянная Планка; - масса покоя электрона; с - скорость света в вакууме.

Отношение м называется комптоновской длиной волны электрона. Иногда используют другое определение комптоновской длины волны

,

где .

Специальная теория относительности

Предполагается, что К - система отсчета движется со скоростью V в положительном направлении оси х Ксистемы, причем оси х' и х совпадают, а оси у', z' и у, z соответственно параллельны.

28. Относительная скорость движения систем

,

где - соответственно скорость К'системы относительно Ксистемы; - скорость света в вакууме.

29. Преобразования Лоренца

,

,

,

,

где x, y, z и t – соответственно координаты и время в Ксистеме отсчета, x, y, z и t - соответственно координаты и время в Ксистеме отсчета.

30. Пространственно-временной интервал - инвариантная величина

,

где - промежуток времени между двумя событиями 1 и 2, - расстояние между точками, где произошли эти события.

31. Лоренцево сокращение длины

Длина тела, движущегося со скоростью V относительно некоторой системы отсчета, связана с длиной тела, неподвижного в этой системе, соотношением

,

32. Лоренцево замедление хода движущихся часов

Промежуток времени t в системе, движущейся со скоростью V по отношению к наблюдателю, связан с промежутком времени в неподвижной для наблюдателя системе соотношением

.

33. Преобразование скорости

,

,

,

где , , - проекции скорости тела в Ксистеме отсчета; , , - проекции скорости тела в Ксистеме отсчета.

34. Преобразование ускорения

,

,

,

где , , и , , - соответственно проекции скорости и ускорения тела в Ксис-теме отсчета, , , и , , - соответственно проекции скорости и ускорения тела в Ксистеме отсчета.

35. Релятивистская масса

.

36. Релятивистский импульс

.

37. Релятивистское уравнение динамики

,

где - релятивистский импульс.

38. Полная энергия релятивистской частицы

39. Кинетическая энергия релятивистской частицы

.

40. Связь между импульсом и энергией релятивистской частицы:

,

.

41. При столкновении частиц следует использовать инвариантную величину

,

где и полные энергия и импульс системы до столкновения, - масса покоя образовавшейся частицы (или системы частиц).

42. Связь изменения массы системы частиц и соответствующего изменения энергии системы частиц

.