Hiệu ứng compton

HIỆU ỨNG COMPTONTán xạ Compton hiệu ứng Compton là hiện tượng thay đổi bước sóng của bức xạ điện từ và lệch phương bị tán xạ khi nó va vào hạt điện tích.. Tán xạ Compton là hiện tượng

Trường đại học sư phạm TP Hồ Chí Minh

 Khoa vật lý

Hiệu ứng compton Hiệu ứng compton

Đề tài:

Thực hiện: nhóm VIII - Năm 2012

 Võ Xuân Đào

 Hoàng Phước Muội

 Đỗ Thị Hồng

 Trần Thiện Bảo

 Lương Sơn Đỉnh

 Nguyễn Lâm Thùy Linh

 Bạch Thị Thùy Dung

GVHD: Trần Văn Tấn

Nguyễn Thị Hảo

 Quá trình nghiên cứu

 Thí nghiệm của Compton

 Hiệu ứng Compton

 Tính chất của hiệu ứng Compton

 Cơ chế tán xạ Compton

o Độ dịch Compton

o Bước sóng Compton

o Mối quan hệ θ và ϕ

 Kết luận từ hiệu ứng Compton

 Ứng dụng

NỘI DUNG

QUÁ TRÌNH NGHIÊN CỨU

Hiệu ứng Compton được tìm ra bởi nhà vật lý Arthur Holly Compton vào năm 1923 và được đặt theo tên của ông.

Năm 1923, CTR Wilson chế tạo buồng mây chứng minh thực nghiệm của

hiệu ứng Compton bằng bằng cách hiển thị sự tồn tại của electron giật

Compton (electron giật lùi).

Năm 1927, Compton và Wilson được trao giải thưởng Nobel vật lý cho nghiên cứu và phát minh của họ.

THÍ NGHIỆM CỦA COMPTON

HIỆU ỨNG COMPTON

Tán xạ Compton (hiệu ứng Compton) là hiện tượng thay đổi bước sóng của bức xạ điện từ và lệch phương (bị tán xạ) khi nó va vào hạt điện tích

Tán xạ Compton xảy ra khi hạt photon của tia X có năng lượng từ khoảng 0,5 MeV đến 3,5 MeV và electron có liên kết yếu

Tán xạ Compton là hiện tượng tán xạ của tia X với

electron có liên kết yếu trong nguyên tử

Tán xạ Compton giống như sự va chạm đàn tính

giữa 2 viên bi

Tán xạ Compton phụ thuộc vào mật độ electron

trong nguyên tử

Tính chất của hiệu ứng Compton

Coi hiện tượng tán xạ tia X như một va chạm hoàn toàn đàn hồi giữa một photon và một electron

trong chất mà tia X chiếu tới

Coi hệ photon-electron như một hệ kín

CƠ CHẾ TÁN XẠ COMPTON

ĐỘ DỊCH COMPTON

Trước va chạm

Photon

Electron

Sau va chạm

Photon

Trước va chạm

Photon

Electron

Sau va chạm

Photon

Electron

Theo định luật bảo toàn năng lượng:

(1)

 

Theo định luật bảo toàn động lượng:

 

Giải (1) và (2) ta được:

Với ∆λ là độ dịch Compton và θ là góc tán xạ

 

Độ dịch chuyển Compton chỉ phụ thuộc vào góc tán xạ θ

Bước sóng compton

Bước sóng Compton () là bước sóng của photon tới mà sau khi tán xạ năng lượng của photon tán

xạ và động năng electron bằng nhau và góc giữa hai phương chuyển động của chúng bằng

 ==

 

Mối liên hệ giữa góc tán xạ θ và góc ϕ

Xác định hướng bay của electron

Theo định luật bảo toàn động lượng:

       Lập tỉ lệ 

 

Tán xạ Compton chính là thủ phạm gây ra cái gợi là xung điện từ trong các vụ nở nhiệt hạch trên cao khí quyển

Tán xạ Compton là minh chứng hùng hồn chứng tở sự tồn tại của các photon

Từ đó khẳng định ánh sáng còn mang bản chất hạt (ngoài bản chất sóng)

Kết luận từ hiệu ứng Compton

Ứng dụng của hiệu ứng compton

Kính thiên văn tia gamma Compton sử dụng hiệu ứng tán xạ

Compton để phát hiện và vạch ra các tia gamma năng lượng cao

Những bức ảnh do Compton chụp được cung cấp cho con người cái

nhìn về sự bùng nổ các tia gamma trong vũ trụ

Dựa vào đó, các nhà khoa học đã lập bản đồ phân bố mật độ năng

lượng của dải thiên hà

So sánh giữa tán xạ ánh sáng

và tán xạ compton

Giống nhau: Đều là hiện tượng photon bị lệch phương khi gặp vật cản

Khác nhau:

Tán xạ ánh sáng Tán xạ Compton

Lệch phương khi đi qua môi trường chiết

suất không đồng nhất

Lệch phương khi photon va chạm với electron tự do

Năng lượng hạt photon sau tán xạ không

thay đổi

Năng lượng hạt photon sau tán xạ giảm

Phân biệt tán xạ compton

Và tán xạ compton ngược

Tán xạ Compton và tán xạ Compton ngược là hai hiệu ứng trái ngược nhau

Tán xạ Compton Tán xạ Compton ngược

Photon có năng lượng cao (tia X) va chạm với

electron tự do truyền năng lượng cho electron,

giải phóng electron ra khỏi nguyên tử

Photon có năng lượng thấp (bức xạ nhiệt) tới

va chạm với electron tương đối tính nhận năng lượng từ electron trở thành photon năng lượng cao (tia X)

Cả hai hiệu ứng photon sau tán xạ đều bị lệch phương truyền

Công thức giải bài tập hiệu ứng compton

Đại lượng Công thức

Độ dịch Compton

Bước sóng Compton ==

Mối liên hệ giữa θ và ϕ

Động năng của electron sau tán xạ =

Đại lượng Công thức

Độ dịch Compton

Bước sóng Compton

Mối liên hệ giữa θ và ϕ

Động năng của electron sau tán xạ

Một số dạng bài tập

 Dạng I: Tìm bước sóng photon tới?

 Dạng II: Tìm bước sóng photon sau tán xạ?

 Dang III: Tìm góc tán xạ θ?

 Dạng IV: Tìm động năng của electron sau tán xạ?

 Dạng V: Tìm phương chuyển động của electron sau tán xạ?