Comptonův efekt vs. fotoelektrický efekt
Comptonův efekt a fotoelektrický efekt jsou dva velmi důležité efekty diskutované pod dualitou vlnové částice hmoty. Vysvětlení Comptonova jevu a fotoelektrického jevu vedlo ke vzniku a potvrzení vlnové částicové duality hmoty. Tyto dva efekty hrají zásadní roli v oblastech, jako je kvantová mechanika, atomová struktura, mřížková struktura a dokonce i jaderná fyzika. Abychom v těchto vědách vynikli, je nezbytné mít v těchto oblastech správné porozumění. V tomto článku se budeme zabývat tím, co jsou fotoelektrický efekt a Comptonův efekt, jejich definice, podobnosti a nakonec rozdíly mezi Comptonovým efektem a fotoelektrickým efektem.
Co je to fotoelektrický efekt?
Fotoelektrický jev je proces vyhození elektronu z kovu v případě dopadajícího elektromagnetického záření. Fotoelektrický jev nejprve řádně popsal Albert Einstein. Vlnová teorie světla nedokázala popsat většinu pozorování fotoelektrického jevu. Pro dopadající vlny existuje mezní frekvence. To naznačuje, že bez ohledu na to, jak intenzivní jsou elektromagnetické vlny, elektrony by nebyly vyhozeny, pokud nemají požadovanou frekvenci. Časové zpoždění mezi dopadem světla a vyhozením elektronů je asi tisícina hodnoty vypočítané z vlnové teorie. Když je produkováno světlo překračující prahovou frekvenci, počet emitovaných elektronů závisí na intenzitě světla. Maximální kinetická energie vyhozených elektronů závisí na frekvenci dopadajícího světla. To vedlo k závěru fotonové teorie světla. To znamená, že světlo se při interakci s hmotou chová jako částice. Světlo přichází jako malé balíčky energie zvané fotony. Energie fotonu závisí pouze na frekvenci fotonu. Ve fotoelektrickém jevu je definováno několik dalších pojmů. Pracovní funkcí kovu je energie odpovídající prahové frekvenci. Toho lze dosáhnout pomocí vzorce E = hf, kde E je energie fotonu, h je Plankova konstanta a f je frekvence vlny. Jakýkoli systém může absorbovat nebo emitovat pouze určité množství energie. Pozorování ukázala, že elektron by absorboval foton, pouze pokud je energie fotonu dostatečná k tomu, aby se elektron dostal do stabilního stavu.
Co je Compton Effect?
Comptonův efekt nebo Comptonův rozptyl je proces rozptylu elektromagnetické vlny z volného elektronu. Výpočet Comptonova rozptylu ukazuje, že pozorování lze vysvětlit pouze pomocí fotonové teorie světla. Nejdůležitější z těchto pozorování byla změna vlnové délky rozptýleného fotonu s úhlem rozptylu. To by se dalo vysvětlit pouze zpracováním elektromagnetické vlny jako částice. Hlavní rovnice Comptonova rozptylu je Δλ = λ c (1-Cosθ), kde Δλ je posun vlnové délky, λ c je Comptonova vlnová délka a θ je úhel odchylky. Maximální posun vlnové délky nastává při 180 0.
Jaký je rozdíl mezi fotoelektrickým a Comptonovým efektem?
• Fotoelektrický efekt se vyskytuje pouze ve vázaných elektronech, ale Comptonův rozptyl se vyskytuje ve vázaných i volných elektronech; je však pozorovatelný pouze na volných elektronech.
• Ve fotoelektrickém jevu je dopadající foton pozorován elektronem, ale v Comptonově rozptylu je absorbována pouze část energie a zbytek fotonu je rozptýlen.
