Kompton-efekti ja fotoelektrilise efekti erinevus

Comptoni efekt vs fotoelektriline efekt
 

Comptoni efekt ja fotoelektriline efekt on kaks väga olulist mõju, mida arutatakse mateeria laineosakeste duaalsuse all. Comptoni efekti ja fotoelektrilise efekti seletused viisid aine laineosakeste duaalsuse moodustumiseni ja kinnitamiseni. Need kaks mõju mängivad olulist rolli sellistes valdkondades nagu kvantmehaanika, aatomi struktuur, võrestruktuur ja isegi tuumafüüsika. Selliste teaduste tipptasemel on ülioluline omada neis valdkondades asjakohast mõistmist. Selles artiklis käsitleme, mis on fotoelektriline efekt ja Comptoni efekt, nende määratlused, sarnasused ja lõpuks erinevused Comptoni efekti ja fotoelektrilise efekti vahel.

Mis on fotoelektriefekt?

Fotoelektriline efekt on elektroni metallist väljutamise protsess juhusliku elektromagnetilise kiirguse korral. Fotoelektrilist efekti kirjeldas kõigepealt Albert Einstein. Valguse laineteooria ei suutnud kirjeldada enamikku fotoelektrilise efekti vaatlustest. Intsidentide lainete jaoks on olemas lävisagedus. See näitab, et ükskõik kui intensiivsed elektromagnetilised lained on elektronid, ei väljuks see, kui sellel pole nõutavat sagedust. Ajaline viivitus valguse esinemise ja elektronide väljutamise vahel on umbes tuhandik laineteooria põhjal arvutatud väärtusest. Kui toodetakse valgust, mis ületab lävisageduse, sõltub kiirgavate elektronide arv valguse intensiivsusest. Väljutatud elektronide maksimaalne kineetiline energia sõltub langeva valguse sagedusest. See viis valguse footoniteooria järelduseni. See tähendab, et valgus käitub ainetega suheldes osakestena. Valgus tuleb väikeste energiapakkidena, mida nimetatakse footoniteks. Footoni energia sõltub ainult footoni sagedusest. Fotoelektrilises efektis on määratletud veel mõned terminid. Metalli tööfunktsioon on künnissagedusele vastav energia. Selle võib 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 kindlaid energiakoguseid. Vaatlused näitasid, et elektron neelab footoni ainult siis, kui footoni energia on piisav, et viia elektron stabiilsesse olekusse.

Mis on Comptoni efekt?

Comptoni efekt ehk Comptoni hajumine on vaba elektroni elektromagnetilise laine hajumine. Comptoni hajumise arvutus näitab, et vaatlusi saab seletada ainult valguse footoniteooria abil. Nendest vaatlustest oli kõige olulisem hajutatud footoni lainepikkuse varieerumine hajumisnurgaga. Seda saab seletada ainult elektromagnetilise laine osakesena käsitlemisega. Komptoni hajumise peamine võrrand on Δλ = λ_c(1-Cosθ), kus λ on lainepikkuse nihe, λ_c on Comptoni lainepikkus ja θ on kõrvalekaldenurk. Maksimaalne lainepikkuse nihe toimub 180 kraadi juures⁰.