افکت Compton در مقابل اثر فوتوالکتریک
اثر کمپتون و اثر فوتوالکتریک دو اثر بسیار مهمی هستند که در زیر دوگانگی ذرات موجی ماده مورد بحث قرار می گیرند. توضیحات اثر کامپتون و اثر فوتوالکتریک منجر به تشکیل و تایید دوگانگی ذره موجی ماده شد. این دو اثر در زمینه هایی مانند مکانیک کوانتومی، ساختار اتمی، ساختار شبکه و حتی فیزیک هسته ای نقش حیاتی دارند. داشتن درک درست در این زمینه ها برای برتری در چنین علومی حیاتی است. در این مقاله قصد داریم به بررسی اثر فوتوالکتریک و اثر کامپتون، تعاریف آن‌ها، شباهت‌ها و در نهایت تفاوت‌های اثر کامپتون و اثر فوتوالکتریک بپردازیم.
اثر فوتوالکتریک چیست؟
اثر فوتوالکتریک فرآیند پرتاب الکترون از فلز در مورد تابش های الکترومغناطیسی فرودی است. اثر فوتوالکتریک اولین بار توسط آلبرت اینشتین به درستی توصیف شد. تئوری موج نور در توصیف بیشتر مشاهدات اثر فوتوالکتریک شکست خورد. فرکانس آستانه ای برای امواج فرودی وجود دارد. این نشان می دهد که هر چقدر هم که امواج الکترومغناطیسی شدید باشند، الکترون ها خارج نمی شوند مگر اینکه فرکانس لازم را داشته باشند. تأخیر زمانی بین تابش نور و پرتاب الکترون ها حدود یک هزارم مقدار محاسبه شده از تئوری موج است. هنگامی که نور فراتر از فرکانس آستانه تولید می شود، تعداد الکترون های ساطع شده به شدت نور بستگی دارد. حداکثر انرژی جنبشی الکترون های پرتاب شده به فرکانس نور فرودی بستگی دارد. این منجر به نتیجه گیری نظریه فوتون نور شد.این بدان معناست که نور هنگام تعامل با ماده مانند ذرات رفتار می کند. نور به صورت بسته های کوچک انرژی به نام فوتون می آید. انرژی فوتون فقط به فرکانس فوتون بستگی دارد. چند اصطلاح دیگر در اثر فوتوالکتریک تعریف شده است. تابع کار فلز انرژی مربوط به فرکانس آستانه است. این را می توان با استفاده از فرمول E=h f به دست آورد که در آن E انرژی فوتون، h ثابت پلانک و f فرکانس موج است. هر سیستمی می تواند تنها مقادیر خاصی از انرژی را جذب یا ساطع کند. مشاهدات نشان داد که الکترون فقط در صورتی فوتون را جذب می کند که انرژی فوتون برای رساندن الکترون به حالت پایدار کافی باشد.
Compton Effect چیست؟
اثر کامپتون یا پراکندگی کامپتون فرآیند پراکندگی یک موج الکترومغناطیسی از یک الکترون آزاد است. محاسبه پراکندگی کامپتون نشان می دهد که مشاهدات را فقط می توان با استفاده از نظریه فوتون نور توضیح داد.مهمترین این مشاهدات تغییر طول موج فوتون پراکنده با زاویه پراکندگی بود. این را فقط می توان با برخورد با موج الکترومغناطیسی به عنوان یک ذره توضیح داد. معادله اصلی پراکندگی کامپتون Δλ=λc (1-Cosθ) است، که در آن Δλ تغییر طول موج است، λc طول موج کامپتون است. و θ زاویه انحراف است. حداکثر تغییر طول موج در 1800 رخ می دهد
تفاوت بین اثر فوتوالکتریک و اثر کامپتون چیست؟
• اثر فوتوالکتریک فقط در الکترون های محدود رخ می دهد، اما پراکندگی کامپتون در هر دو الکترون آزاد و محدود رخ می دهد. با این حال، فقط در الکترون های آزاد قابل مشاهده است.
• در اثر فوتوالکتریک، فوتون فرودی توسط الکترون مشاهده می شود، اما در پراکندگی کامپتون، تنها بخشی از انرژی جذب می شود و بقیه فوتون پراکنده می شود.
