Compton Etkisi

  Işık fotonlardan oluşur. “Foton” ışığın parçacık özelliğinden dolayı verilen bir isimdir (dalga benzeri davranışın yanı sıra). Compton etkisi fotonların elektronlarla etkileşmesine dayanır. Arthur Holly Compton kendi adıyla anılan...

 

Işık fotonlardan oluşur. “Foton” ışığın parçacık özelliğinden dolayı verilen bir isimdir (dalga benzeri davranışın yanı sıra). Compton etkisi fotonların elektronlarla etkileşmesine dayanır. Arthur Holly Compton kendi adıyla anılan bu keşfi sayesinde 1927 yılında Nobel Fizik Ödülüne layık görülmüştür.

Compton Etkisinin Kinematiği

Compton etkisi ışığın, ışık dalgasının frekansına bağlı olan belirli bir enerjideki parçacıklardan oluştuğuna dayanır.

Bu kapsamda ışık parçacığına “foton” adı verilir. 0.1 MeV (milyon elektron volt) veya daha büyük bir enerjiye sahip bir foton  genellikle gama ışını olarak adlandırılır. 1 MeV, bir elektronun 1 MV (106 volt) voltaj farkıyla hızlandırılarak kazanabileceği kinetik enerjiye eşit bir enerji birimidir.  0.1 ile 100 keV aralığında enerjiye sahip olan fotonlar genellikle X-ışınları olarak adlandırılır (1 keV = 1 MeV’ in 10-3’ ü).

Eo enerjili bir foton Şekil’ de gösterildiği gibi durgun bir elektrona çarparsa, aşağıdaki eşitliğe göre saçılan fotonun enerjisi “E”,  gelen  fotonunun doğrultusuyla yaptığı saçılma açısı “Θ” ya bağlıdır:

Denklemde “me” elektronun kütlesi ve mec2 = 511 keV = 0.511 MeV’ dir. Gerçek durumda elektronlar durgun değildir, ancak elektronun ilk kinetik enerjisi gelen fotonun enerjisine kıyasla küçük ise, yukardaki denklem durumu açıklamak için yeterli olacaktır. Bu gama ışınlarının (E>105 eV)  atomların dış  yörüngedeki elektronlarından (tipik olarak birkaç eV’ lik enerjiye sahiptirler) saçılması durumudur.

Bu denklemin türetilmesi bir ışık kuantumu olarak fotona  kinematik denklemlerin ve özel rölativite denklemlerinin uygulanması ile elde edilir ,ancak kullandığımız formda ışığın dalga özelliğinin çok az veya hiç referans alınmaması gerekmektedir! Her şey elektronun ve fotonun enerjisi ve birde saçılan fotonun ilk doğrultusu ile yaptığı açıya bağlıdır.

Elektronun toplam enerjisi “Ee” kinetik enerjisi “Te” ve durgun enerjisi “mec2” nin toplamıdır, yani Ee=Te + mec2. Saçılmadan sonraki elektronun toplam enerjisi etkileşmedeki enerji korunumundan hesaplanabilir ve aşağıdaki gibi ifade edilir:

veya

Bu saçılmada elektron enerjisi maksimum değerini bulurken, foton ise minimum enerjiye sahip olur. Etkileşme tersten olduğunda, yani foton başlangıçtaki doğrultusuna göre 180 derecelik bir açıda etkileşime girdiğinde,  saçılan foton en düşük enerji değerini alır. Bu durumda yukarda verilen ilk denklemden, başlangıçtaki fotonun enerjisi ve saçılan fotonun minimum enerjisi “Emin”  arasındaki ilişki aşağıdaki gösterildiği gibi  ifade edilir:

Kaynak: https://www.pa.msu.edu/courses/2012spring/PHY192/compton.pdf

 

Kategori
BÜLTENFizikKuantum FiziğiTeori

Dr.Atac lisans eğitimini Karadeniz Teknik Üniversitesinde aldı. Doktora derecesini 2017 yılında Temple Üniversitesinde, Coulomb Sum Rule adı verilen Deney üzerinde çalışarak elde etti. Şu an aynı üniversitede proton yarıçapı deneyi üzerine post-doktora yapmaktadır. Atac ayrıca Fizik Akademisi’nin kurucusudur.
Henüz Yorum Yok

Cevap Yaz

*

*

ETKİNLİKLER

There are no upcoming events.

TWİTTER


ÜYE OL

Sitemize Üye olarak yeni yazılarımızı emailinize günlük alabilirsiniz

Kayıt olduğunuz için teşekkür ederiz

Bir şeyler yanlış gitti

Benzer Yazılar

  • Kara Cisim Işıması

    Bütün nesneler mutlak sıfır sıcaklığının (0 K, -273.15 °C) üzerinde elektromanyetik radyasyon formunda enerji yayınlar. Bir “kara cisim” üzerine düşen tüm radyasyonu soğuran, hiçbir şekilde yansımanın ya da iletimin...
  • Temel Araştırmalar Geleceği Nasıl Şekillendiriyor

    Bilim insanları 2016’da kütle-çekimi dalgalarının keşfini duyurduklarında , bütün dünyada yankı uyandırdı. Bu uzay-zamanda göze görünmeyen dalgaların var olduğunu sonunda onaylamıştı. Bu durum temel araştırma yapan bilim insanları için...
  • Fincandaki Fırtına – Gündelik Hayattan Fizik Dersleri

    Evren akıl almaz gizemlerle dolu. Peki bu sır perdesini aralamak için ekmek kızartıcınızın içine bakmak aklınıza gelmiş miydi? Fincandaki Fırtına gündelik hayatlarımızda karşımıza çıkan ufak tefek şeyleri, içinde yaşadığımız...
  • ANTOINE HENRI BECQUEREL

      Antoine Henri Becquerel, 15 Aralık 1852 tarihinde Paris, Fransa’da dünyaya geldi. Akademisyen ve bilim insanlarından oluşan bir aileden geliyordu. Babası Alexander Edmond Becquerel, radyasyon ve fosforesans üzerine uzmandı....