Hiệu ứng Compton tài liệu, giáo án, bài giảng , luận văn, luận án, đồ án, bài tập lớn về tất cả các lĩnh vực kinh tế, ki...
Chương X HIỆU ỨNG COMPTON §§1. KHẢO SÁT THỰC NGHIỆM. Là một hiện tượng nổi bật về bản tính hạt của ánh sáng. Hiện tượng này được khảo cứu đầu tiên bởi Compton vào năm 1923, khi ông nghiên cứu sự khuyếch tán (háy tán xạï) tia X bởi graphit (than chì). Khi cho một chùm tia x có độ dài sóng ( đi qua một khối graphit, chùm tia bị khuyếch tán. Khi khảo sát chùm tia khuyếch tán ở một góc khuyếch tán ( nhờ một máy quang phổ, người ta thấy ngoài vạch ứng với độ dài sóng ( còn một vạch ứng với độ dài sóng (’ lớ n hơn (. Compton đã giải thích hiện tượng này bằng sự đụng giữa photon với electron của chất khuyếch tán, trong đó ông coi photon như một hạt có tính cơ học. Sơ đồ thí nghiệm khảo sát hiệu ứng compton như hình vẽ 1. Chùm tia X phóng ra từ ống T được chuẩn trực nhờ hai khe F1 và F2, do đó chùm tia tới A (vật tán xạï) coi như song song. Một phần của chùm tia này đi thẳng qua A, một phần bị tán xạ. Các chùm tia tán xạ ứng với các góc khác nhau, được thu vào máy quang phổ B, máy này có thể di chuyển trên một cung tròn xung quanh vật tán xạï A. Ứng với một góc tán xạï (, máy quang phổ ghi được hai vạch ứng với hai độ dài sóng ( và (’ như trên đã nói. Thí nghiệm cho thấy độ lệch về độ dài sóng (( = (’ - ( không tùy thuộc năng lượng của photon X và chất tán xạï, mà chỉ tùy thuộc góc tán xạï (. Hình vẽ 2 là kết quả của hiệu ứng compton thực hiện với vạch K( c ủa Molybden, tán xạï bởi Carbon, đo ở các góc ( = 0o, 45o, 90o Tia X phát ra từ nguồn chứa nhiều độ dài sóng. Do đó muốn chỉ có một độ dài sóng, thí dụ chỉ có một vạch K(, ta phải cho tia X đi qua một bộ phận lọc, trước khi tới vật tán xạï. T F 1 F 2 A B ϕ H. 1 (a) ∆λ (A o ) 5x10 -2 43 2 1 0 ϕ = 0 (b) ∆λ 54 3 2 1 0 ϕ = 45 o B A (c) 5 43 2 1 0 ϕ = 90 o B A ∆λ Ngoài ra, ta cũng nhắc lại, vạch K( (tia X) do sự di chuyển của electron từ tầng L xuống tầng K của nguyên tử chất dùng làm đối âm cực trong ống phóng tia X (trong thí dụ của chúng ta là molybden). Đỉnh A ứng với độ dài sóng (, đỉnh B ứng với độ dài sóng (’. Ta thấy trong trường hợp ( = 0, (( = 0, không có hiệu ứng compton. Ngoài ra (( tăng theo góc tán xạ. Thí nghiệm cũng cho thấy cường độ vạch compton (ứng với đỉnh B) mạnh đối với các nguyên tử nh ẹ làm chất tán xạ. §§2. KHẢO SÁT LÝ THUYẾT CỦA HIỆU ỨNG COMPTON. Xét một chùm tia X đi vào chất tán xạ, đụng phải một electron, giả sử lúc ban đầu đang đứng yên ở O, phương truyền của photon tới là Ox. Sau khi đụng, phương truyền của photon lệch đi một góc ( đối với phương tới Ox và điện tử bắn đi theo một phương hợp với Ox một góc (. Trước khi đụng, electron có động lượng bằng O, năng lượng là moC2, photon có động lượng ĉ theo ph ương Ox, năng lượngĠ. Sau khi đụng, electron có động lượng mv theo phương (, năng lượng mc2, photon có động lượng Ġ theo phương (’ năng lượngĠ - Sự bảo toàn động lượng cho ta : Chiếu xuống trục x, ta được : Với Do đó : ν λ λ r rr m hh += ' (2.1) θϕ λ λ coscos ' mv hh += 2 2 1 C V m m o − = θϕ λλ cos 1 . cos 2 2 ' C V Vm hh o − =− (2.2) y ϕ ∆ ’ x θ 0 ∆ Chiếu hệ thức (2.1) xuống trục y, ta có : Suy ra Bình phương các phương trình (2.2), (2.3) và cộng lại ta được: hay 22 2 22 22 2 22 2 2 cos '' 1 o o hh h mC mC V C ϕ λλ λλ +− = − − Xét sự bảo toàn năng lượng : suy ra : hay Đem bình phương phương trình (2.5), ta được : Đem so sánh với phương trình (2.4) suy ra : Sau cùng ta được hay θϕ λ sin 1 . sin 2 2 ' C V Vm h O o − −= θϕ λ sin 1 . sin 2 2 C V Vm h o − = (2.3) ⎟ ⎟ ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ − − = − =−+ 1 1 1 1 cos 2 2 2 2 2 2 2 2 2 ' 2 2 ' 2 2 2 C V Cm C V Vm hhh o o ϕ λλ λ λ (2.4) 2 2 2 ' 2 ' 2 1 C V Cm hc mC hc Cm hc o o − +=+=+ λλ λ 2 2 2 2 ' 1 C V Cm Cm hchc o o − =+− λ λ ' 2 2 1 o o hh mC mC V C λλ −+ = − (2.5) 2 22 2 2 2 2 2 2 2'' ' 2 211 2 1 o oo hh h mC mC hmC V C λλλλλ λ ⎛⎞ ++ − + − = ⎜⎟ ⎝⎠ − () 2 '' 211 cos 1 TRƯỜNG CAO ĐẲNG SƯ PHẠM TÂY NINH KHOA TỰ NHIÊN LỚP LÝ-KTCN38 HIỆU ỨNG COMPTON Chứng minh: Độ biến đổi bước sóng N H Ó M I THÍ NGHIỆM CỦA COMPTON Năm 1923 Arthur Holly Compton - chuyên gia tia x truờng đại học Washington - thực thí nghiệm phát hiệu ứng đặc biệt Hiệu ứng gọi hiệu ứng compton (hay gọi tán xạ compton) mang lại giải Nobel vật lí vào năm 1927 cho Compton Chiếu chùm tia X có bước sóng vào khối chất Graphite, chùm tia X bị tán xạ phần, thu máy quang phổ tia X – detector Đo cường độ lẫn bước sóng tia X góc khac Thu bước sóng chìm tia tán xạ có bước sóng lớn >λ Vì mà lượng chum tia X tán xạ bé so với chum tia tới Electron tán xạ Electron nằm yên Tia X tới λ Graphite Bức xạ photon thay đổi bước sóng chum tia X gọi “dịch chuyển Compton” hay độ biến đổi Sự bước sóng : bước sóng Compton Để giải thích hiệu ứng Compton: Người ta đưa giả thuyết photon có tính chất hạt Khi photon va chạm với hạt khác tuân theo quy luật va chạm đàn hồi giống hai viên bi va phạm với Photon có tính chất hạt nên mang theo lượng xung lượng II Thuyết photon tương tác xạ điện từ electron Electron tán xạ Electron nằm yên Năng lượng E Năng lượng nghỉ Động lượng Tia X tới λ Graphite Động lượng Năng lượng Bức xạ photon Photon Electron Động lượng Năng lượng II Thuyết photon tương tác xạ điện từ electron Ta có bảng tóm tắt sau: Năng lượng Động lượng Hạt Trước va chạm Sau va chạm Trước va chạm Photon Electron Sau va chạm Năng lượng Động lượng Hạt Trước va chạm Sau va chạm Trước va chạm Sau va chạm Photon Electron Trong thực tế, tương tác xảy mạng tinh thể nên có yếu tố ảnh hưởng từ mạng tinh thể : Công thoát A mà mạng tinh thể nhận động lượng “giật” mạng tinh thể Lúc này, áp dụng định luật bảo toàn lượng bảo toàn động lượng, ta có hệ phương trình: Hệ phương trình giúp ta giải thích hai hiệu ứng mà mô hình sóng không giải thích : Hiệu ứng quan điện hiệu ứng compton III Phân tích định lượng hiệu ứng compton Đối với xạ điện từ có bước sóng cỡ tia X, lượng photon tới lớn so với công thoát nên xem ảnh hưởng mạng tinh thể hạt nhân lên electron không đáng kể Lúc này, ta xem tương tác xạ điện từ electron va chạm photon electron tự Hệ phương trình trở thành: (1) III Phân tích định lượng hiệu ứng compton Năng lượng photon ứng với xạ điện từ cỡ tia X lớn so với lượng nghỉ elelctron, sử dụng học cổ điển để khảo sát va chạm photon electron Do đó, phải sử dụng học tương đối tính để khảo sát hệ phương trình : Từ hệ phương trình (1), ta có: III Phân tích định lượng hiệu ứng compton III Phân tích định lượng hiệu ứng compton Đối với photon electron, co học tương đối tính ta có hệ thức sau Và Thay (3) (4) vào (2): III Phân tích định lượng hiệu ứng compton III Phân tích định lượng hiệu ứng compton Thay bước sóng Compton III Kết luận: Hiệu ứng Compton thực chất tương tác photon electron mạng tinh thể Hiệu ứng Compton giống hiệu ứng quang điện, có chất va chạm photon electron Tuy nhiên, khác biệt hiệu ứng Compton hiệu ứng quang điện cỡ bước sóng xạ tới: với hiệu ứng quang điện vào cỡ vùng nhìn thấy tử ngoại với hiệu ứng Compton cỡ tia X Trong thực tế, hai hiệu ứng trên, với chuyển mức lượng nguyên tử, xảy đồng thời Tuy nhiên, tuỳ vào cỡ bước sóng xạ tới mà hiệu ứng xảy trội Nếu hiệu ứng quang điện(1887) khởi nguồn để Albert Einstein đưa giả thuyết photon(1905) hiệu ứng Compton (1923) ‘bằng chứng” vĩ đại chứng tỏ tồn photon Về lịch sử, hiệu ứng Compton viên gạch cuối nhằm “xây chắc” lí thuyết Einstein photon Do đó, hiệu ứng Compton có tầm quan trọng lớ lịch sử phát triển vật lí cận đại đại Electron tán xạ Electron nằm yên Tia X tới λ Graphite Bức xạ photon Một ứng dụng tán xạ photon -Quan sát phát lỗ đen(Black Hole) Để quan sát phát lổ đen, nhà thiên văn sử dụng nhiều hiệu ứng khác nhau, có hiệu ứng Compton – hay xác hiệu ứng Compton ngược Đối với lỗ đen hình thành từ hệ đôi, trở thành lỗ đen hút vật chất đồng hành với Trong trình này, vật chất – có elelctron – gia tốc với vận tốc lớn Các electron lúc gia tốc đến ngưỡng tương đối tính Lúc này, cần xạ điện từ lượng thấp tương tác với electron phát xạ điện từ tán xạ có lượng cao – cỡ tia X Dựa vào việc quan sát xạ tia X mà nhà thiên văn xác định đâu có khả có lỗ đen CẢ M ƠN CÁC BẠ N Đà LẮNG NGHE ! HIỆU ỨNG COMPTON Trong cơ học lượng tử, Hiệu ứng Compton hay tán xạ Compton xảy ra khi bước sóng tăng lên (và năng lượng giảm xuống), khi những hạt photon tia X (hay tia gamma) có năng lượng từ khoảng 0,5 MeV đến 3,5 MeV tác động với điện tử trong vật liệu. Khảo sát thực nghiệm Hiệu ứng Compton là một hiện tượng nổi bật về bản tính hạt của ánh sáng. Hiệu ứng này được nhận thấy bởi Arthur Holly Compton vào năm 1923, khi ông nghiên cứu sự khuếch tán (hay tán xạ) tia X bởi graphip (than chì). Thí nghiệm Compton: cho một chùm tia X bước sóng λ chiếu vào graphit hay graphin Khi đi qua các chất này, tia X bị tán xạ theo nhiều phương. Compton đã giải thích hiện tượng này bằng sự đụng của phonton với electron của chất khuếch tán, trong đó ông coi phonton như một hạt có tính cơ học. Chùm tia X phóng ra từ ống T được chuẩn trực nhờ hai khe F1 và F2, do đó chum tia tới A (vật tán xạ) coi như song song . Một phần của chum tia này đi thẳng qua A, một phần bị tán xạ. Các chum tia tán xạ ứng với các góc khác nhau, được thu vào máy quang phổ B, máy này có thể di chuyển trên một cung tròn xung quanh vật tán xạ A. ứng với mỗi góc tán xạ φ, máy quang phổ thu được hai vạch ứng với hai độ dài sóng λ và λ’như trên đã nói. Thí nghiệm cho thấy độ lệch về độ dài ∆λ = λ’ – λ không tùy thuộc vào năng lượng photon X và chất tán xạ mà chỉ phụ thuộc vào góc tán xạ φ. Khảo sát lý thuyết của hiệu ứng Compton Xét một chùm tia X đi vào chất tán xạ, đụng phải một electron. Chúng ta có thể coi hiện tượng tán xạ tia X như một va chạm hoàn toàn đàn hồi giữa một phôtôn và một electrôn trong chất mà tia X chiếu tới. Vì đây là va chạm giữa photon và electron tự do nên ta sẽ áp dụng hai định luật bào toàn năng lượng và bào toàn động cho hệ kín “tia X và e” Theo định luật bào toàn năng lượng và động lượng Sau quá trình biến đổi ta được công thức Với mo là khối lượng electron, là góc tán xạ được hiểu là bước sóng Comton, nếu thay các giá trị và độ lớn Độ dịch chuyển bước sóng rất bé và nó phụ thuộc vào góc tán xạ Để giải thích hiệu ứng compton: - Người ta đưa ra giả thuyết rằng photon có tính chất hạt - Khi photon va chạm với các hạt khác thì nó tuân theo quy luật va chạm đàn hồi - giống như hai viên bi va chạm với nhau - Photon có tính chất hạt cho nên nó mang theo năng lượng và xung lượng [...]... ánh sáng truyền qua một khe hẹp, chùm tia trải ra và trở nên rộng •Thomas Young đã thực hiện thí nghiệm khẳng định tính chất sóng của ánh sáng : Ông dùng một màn chứa một khe hẹp để tạo ra chùm ánh sáng kết hợp (gồm các sóng truyền cùng pha với nhau) từ nguồn ánh sáng Mặt Trời Click to edit Master text styles Thomas Young Young cho rằng ánh sáng có các màu khác nhau gồm các sóng có chiều dài khác nhau... hướng khi truyền từ môi trường thứ nhất vào môi trường thứ hai Dựa vào cả thuyết sóng và hạt để giải thích hiện tượng khúc xạ •Thí nghiệm 2 Sự khác biệt xảy ra khi ánh sáng bị phản xạ từ một bề mặt nhẵn, lung linh, như mặt gương chẳng hạn Thuyết sóng xem nguồn sáng phát ra các sóng ánh sáng trải ra theo mọi hướng Khi chạm lên gương, các sóng bị phản xạ theo góc tới, nhưng với mỗi sóng phản hồi trở lại tạo... thuyết lương tử TÁC DỤNG HÓA HỌC CỦA ÁNH SÁNG Quang hợp Quang hợp Sự quang hợp là quá trình biến đổi năng lượng của ánh sáng mặt trời thành năng lượng hóa học Sự quang hợp trực tiếp hoặc gián tiếp cung cấp nguồn dinh dưỡng cho hầu như toàn bộ sinh vật Sự quang hợp xảy ra ở thực vật, tảo, một số nguyên sinh vật và một số loài vi khuẩn Quang hợp là chuỗi phản ứng hóa học quan trọng thu nhận năng lượngTrường 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 [...]... Lập tỉ lệ Kết luận từ hiệu ứng Compton 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) Ứng dụng của hiệu ứng compton Kính thiên văn tia gamma Compton sử dụng hiệu ứng tán xạ Compton để phát hiện... suất không đồng nhất electron tự do Năng lượng hạt photon sau tán xạ không Năng lượng hạt photon sau tán xạ giảm thay đổi 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 Photon có năng lượng thấp (bức xạ nhiệt) tới electron tự do truyền năng lượng cho... đối tính nhận năng giải phóng electron ra khỏi nguyên tử 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 Độ dịch Compton Bước sóng Compton == Mối liên hệ giữa θ và ϕ Mối liên hệ giữa θ và ϕ Động năng của electron sau tán xạ Động năng của electron sau tán... 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... 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 trườngTRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA VẬT LÝ Nhóm VIII Đề Tài: Tp. Hồ Chí Minh, ngày 20 tháng 05 năm 2012 GVHV : Trần Văn Tấn Nguyễn Thị Hảo SVTH: Lương Sơn Đỉnh Hoàng Phước Muội Võ Xuân Đào Trần Thiện Bảo Đỗ Thị Hồng Nguyễn Lâm Thuỳ Linh Bạch Thị Thuỳ Dung HIỆU ỨNG COMPTON Hiệu ứng Compton Nhóm VIII Mục lục Lời nói đầu: 3 I. Lịch sử nghiên cứu 4 1. Nhà vật lý Arthur Holly Compton 4 2. Quá trình nghiên cứu hiệu ứng Compton 5 II. Một số định nghĩa 5 1. Tán xạ là gì? 6 2. Tán xạ Compton (hiệu ứng Compton) 6 III. Cơ chế tán xạ Compton 7 1. Thí nghiệm của Compton 7 2. Giải thích bằng thuyết lượng tử ánh sáng 8 IV. Kết luận 12 V. Ứng dụng 13 VI. Bài tập ứng dụng 13 Tài liêu tham khảo 15 Trang 2 Hiệu ứng Compton Nhóm VIII LỜI NÓI ĐẦU ới sự phát triển của ngành vật lý hiện đại. Một số lý thuyết của vật lý cổ điển không thể giải được các hiện tượng phức tạp nữa, đòi hỏi một số lý thuyết mới ra đời nhằm giải quyết các khó khăn mà các nhà vật lý vấp phải. Trong số đó nổi bật là thuyết lượng tử ánh sáng, mà ngày nay chúng ta đang sử dụng rộng rãi. Trong đề tài này chúng ta sẽ được tìm hiểu về hiệu ứng Compton, một trong những hiệu ứng phải sử dụng đến thuyết lượng tử ánh sáng để giải thích và là một hiện tượng nổi bật về tính hạt của ánh sáng. Hiện tượng này được khảo sát đầu tiên bởi Compton vào năm 1923 và ông được đoạt giải thưởng Nobel vật lý năm 1927. Hiệu ứng Compton một lần nữa khẳng định tính chất lưỡng tính sóng hạt của ánh sáng. Nó đã thực sự thuyết phục các nhà vật lý rằng sóng điện từ thực sự thể hiện một tính chất giống như một chùm hạt chuyển động với vận tốc ánh sáng, hay nói khác đi sóng và hạt là hai thuộc tính cùng tồn tại trong các quá trình biến đổi năng lượng. V Với kiến thức còn hạn chế, nên không thể tránh khỏi những sai sót trong quá trình tìm hiểu, rất mong sự đóng góp ý kiến của thầy cô và các bạn để đề tài được hoàn thiện hơn. Nhóm thực hiện Trang 3 Hiệu ứng Compton Nhóm VIII I. Lịch sử nghiên cứu. 1. Nhà vật lý Arthur Holly Compton. Arthur Holly Compton sinh ra tại Wooster, Ohio, vào ngày 10 tháng 9 năm 1892, trong một gia đình tri thức. Cha của ông là hiệu trưởng Đại học Wooster mà ông theo học. Anh trai Karl của ông cũng học ở Đại học Wooster và trở thành một nhà vật lý, sau đó làm chủ tịch của MIT. Ông tốt nghiệp Cử nhân Khoa học vào năm 1913, và dành ba năm nghiên cứu sau đại học tại Đại học Princeton nhận bằng thạc sĩ vào năm 1914 và bằng tiến sĩ vào năm 1916. Năm 1920, ông được bổ nhiệm làm giáo sư vật lý tại Wayman Crow và Trưởng Khoa Vật lý tại Đại học Washington, St Louis vào năm 1923 Năm 1927 ông cùng với Charles Wilson đoạt Giải Nobel Vật lý vào cho khám phá về hiệu ứng Compton. Ông làm hiệu trưởng Đại học Washington ở St Louis 1945-1953 và làm việc tại đây cho đến khi ông nghỉ hưu vào năm 1961. Tiến sĩ Compton đã được trao các Huân chương danh dự như: Huân chương vàng Rumford (Học viện Nghệ thuật và Khoa học Hoa Kỳ), năm 1927; Huy chương vàng của bức xạ Hội Bắc Mỹ năm 1928, huy chương Hughes (Royal Society) và Huy chương Franklin (Franklin Institute), năm 1940. Ông đã đảm nhiệm các chức vụ như: Chủ tịch Hội Vật lý Mỹ (1934), Hiệp hội của người lao động khoa học Hoa Kỳ (1939-1940), và Hiệp hội Mỹ vì sự tiến bộ của Khoa học (1942). Năm 1941, Compton đã được bổ nhiệm làm Chủ tịch của Viện Hàn lâm Quốc gia Khoa học Ủy ban đánh giá sử dụng năng lượng nguyên tử trong chiến tranh. Trong nghiên cứu của mình, ông hợp tác với E. Fermi , L. Szilard, EP Wigner và những người khác thành lập các lò phản ứng phân hạch có kiểm soát đầu tiên uranium và các lò phản ứng sản xuất plutonium tại Hanford, Washington, sản xuất plutonium cho quả bom Nagasaki, vào tháng Tám năm 1945. Trang 4 Hiệu ứng Compton Nhóm VIII Compton có rất nhiều hồ sơ khoa học và ông là tác giả của: bức xạ thứ cấp sản xuất bởi X-quang (1922), X- quang và Điện tử (1926, ấn bản thứ hai 1928), X-quang trong lý thuyết và thí nghiệm (với SK Allison, 1935, đây là phiên bản mới của X-quang và electron ), Tự do Man (1935, TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA VẬT LÝ Tìm hiểu về hiệu ứng Compton và ứng dụng giải một số bài tập NHÓM THỰC HIỆN: Lý 2A Đặng Thị Xuân Diễm K37102005 Đặng Thị Thùy Dân K37102004 Tăng T ị Hòa K37102031 Trần Thị Ngọc Hạnh K37102015 Huỳnh Thị P ương Lan K37102048 T n p C Võ Thị Diệu Hiền K37102019 Huỳnh Thị Mỹ Duyên K37102007 Trần Thụy Hoàng K37102029 Mn Mục lục Mục lục ..................................................................................................................... 1 Mục lục hình ảnh ...................................................................................................... 2 Lời mở đầu ............................................................................................................... 3 1 Giới thiệu tổng quan ........................................................................................... 4 1.1 Giả thuyết photon của Einstein .................................................................... 4 1.2 Thí nghiệm của Compton (1923) ................................................................. 4 1.2.1 B trí thí nghiệm ................................................................................... 5 1.2.2 Kết quả thí nghiệm ................................................................................ 6 2 Lí thuyết về hiệu ứng Compton .......................................................................... 6 2.1 Sự bế tắc của mô hình sóng ánh sáng .......................................................... 6 2.2 Thuyết photon về tương tác g ữa bức xạ đ ện từ và electron ...................... 7 2.3 P ân t c địn lượng về hiệu ứng Compton ................................................ 8 2.4 Giải thích kết quả thí nghiệm Compton ....................................................... 9 3 Hiệu ứng Compton ngược ................................................................................ 10 4 Ứng dụng của hiệu ứng Compton..................................................................... 11 4.1 Xung đ ện từ EMP (Electromagnetic Pulse) ............................................. 11 4.2 Quan sát và phát hiện lỗ đen (Black ole) ................................................ 12 5 Kết luận ............................................................................................................. 12 6 Một s bài tập về hiệu ứng Compton ............................................................... 13 6.1 Bài tập lí thuyết .......................................................................................... 13 6.2 Bài tập áp dụng .......................................................................................... 16 Tài liệu tham khảo .................................................................................................. 18 1 Mục lục hình ảnh Hình 1. Arthur Holly Compton (1927) ..................................................................... 5 Hình 2. Dụng cụ dùng để nghiên cứu hiệu ứng Compton. ....................................... 5 Hình 3. Những kết quả của Compton đ i với 4 giá trị của góc tán xạ θ. ................. 6 ìn 4 Tương tác g ữa photon và electron tự do. ................................................... 8 ìn 5 Đ thị cường độ bức xạ - bước sóng ứng với góc tán xạ θ = 90o ............. 10 Hình 6. Hiệu ứng Compton ngược ......................................................................... 11 2 Lời mở đầu Trong c ương trìn vật lí THPT, các hiệu ứng quang lượng tử t ường được đề cập đến bao g m: hiệu ứng quang đ ện và hiệu ứng phát xạ - hấp thụ của nguyên tử. Tuy nhiên, còn một hiệu ứng quang lượng tử quan trọng khác lạ t được đề cập đến đó c n là hiệu ứng Compton. Mặc dù t được đề cập đến trong c ương trìn vật l T PT n ưng hiệu ứng Compton lại xuất hiện trong các đề thi học sinh giỏi vật lí qu c gia, qu c tế. C n đ ều n y đã l m k ông t ọc sinh và giáo viên lúng túng. Không những thế, hiệu ứng Compton là một hiệu ứng rất quan trọng trong lí thuyết lượng tử bán cổ đ ển, có vai ... Phân tích định lượng hiệu ứng compton Thay bước sóng Compton III Kết luận: Hiệu ứng Compton thực chất tương tác photon electron mạng tinh thể Hiệu ứng Compton giống hiệu ứng quang điện, có chất... nhiên, khác biệt hiệu ứng Compton hiệu ứng quang điện cỡ bước sóng xạ tới: với hiệu ứng quang điện vào cỡ vùng nhìn thấy tử ngoại với hiệu ứng Compton cỡ tia X Trong thực tế, hai hiệu ứng trên, với... mà hiệu ứng xảy trội Nếu hiệu ứng quang điện(1887) khởi nguồn để Albert Einstein đưa giả thuyết photon(1905) hiệu ứng Compton (1923) ‘bằng chứng” vĩ đại chứng tỏ tồn photon Về lịch sử, hiệu ứng