Comptoni efekt vs fotoelektriline efekt
Comptoni efekt ja fotoelektriline efekt on kaks väga olulist efekti, mida käsitletakse aine laineosakeste duaalsuse all. Comptoni efekti ja fotoelektrilise efekti seletused viisid aine laineosakeste duaalsuse tekke ja kinnituseni. Need kaks mõju mängivad olulist rolli sellistes valdkondades nagu kvantmehaanika, aatomi struktuur, võre struktuur ja isegi tuumafüüsika. Nendes valdkondades on ülioluline omada korralikku arusaamist, et sellistes teadustes silma paista. Selles artiklis arutame, mis on fotoelektriline efekt ja Comptoni efekt, nende määratlused, sarnasused ja lõpuks erinevused Comptoni efekti ja fotoelektrilise efekti vahel.
Mis on fotoelektriline efekt?
Fotoelektriline efekt on elektronide väljapaiskumise protsess metallist langeva elektromagnetkiirguse korral. Fotoelektrilist efekti kirjeldas esmakordselt õigesti Albert Einstein. Valguse laineteooria ei suutnud kirjeldada enamikku fotoelektrilise efekti vaatlustest. Langevate lainete jaoks on olemas lävisagedus. See näitab, et hoolimata sellest, kui intensiivsed on elektromagnetlained, ei paisku elektrone välja, kui neil pole nõutavat sagedust. Ajaline viivitus valguse langemise ja elektronide väljutamise vahel on umbes tuhandik laineteooria järgi arvutatud väärtusest. Kui tekib lävisagedust ületav valgus, sõltub kiiratavate elektronide arv valguse intensiivsusest. Väljapaisatud elektronide maksimaalne kineetiline energia sõltub langeva valguse sagedusest. See viis valguse footoniteooria järelduseni. See tähendab, et valgus käitub ainega suheldes osakestena. Valgus tuleb väikeste energiapakettidena, mida nimetatakse footoniteks. Footoni energia sõltub ainult footoni sagedusest. Fotoelektrilises efektis on määratletud veel mõned terminid. Metalli tööfunktsiooniks on lävisagedusele vastav energia. Seda saab saada valemiga E=h f, kus E on footoni energia, h on Planki konstant ja f on laine sagedus. Iga süsteem suudab absorbeerida või eraldada ainult teatud koguses energiat. Vaatlused näitasid, et elektron neelab footoni ainult siis, kui footoni energiast piisab elektroni stabiilsesse olekusse viimiseks.
Mis on Comptoni efekt?
Comptoni efekt ehk Comptoni hajumine on vaba elektroni elektromagnetlaine hajumise protsess. Comptoni hajumise arvutamine näitab, et vaatlusi saab seletada ainult valguse footoniteooria abil. Neist vaatlustest kõige olulisem oli hajutatud footoni lainepikkuse varieerumine hajumise nurgaga. Seda saab seletada ainult elektromagnetlaine käsitlemisega osakesena. Comptoni hajumise põhivõrrand on Δλ=λc(1-Cosθ), kus Δλ on lainepikkuse nihe, λc on Comptoni lainepikkus, ja θ on kõrvalekalde nurk. Maksimaalne lainepikkuse nihe toimub 1800
Mis vahe on fotoelektrilisel efektil ja Comptoni efektil?
• Fotoelektriline efekt ilmneb ainult seotud elektronides, kuid Comptoni hajumine toimub nii seotud kui ka vabades elektronides; see on aga jälgitav ainult vabades elektronides.
• Fotoelektrilise efekti korral vaatleb langevat footonit elektron, kuid Comptoni hajumise korral neeldub vaid osa energiast ja ülejäänud footon hajub.
