Comptonův efekt vs fotoelektrický efekt
Comptonův efekt a fotoelektrický efekt jsou dva velmi důležité efekty diskutované v rámci duality vlnových částic hmoty. Vysvětlení Comptonova jevu a fotoelektrického jevu vedlo ke vzniku a potvrzení duality vlnových částic hmoty. Tyto dva efekty hrají zásadní roli v oborech, jako je kvantová mechanika, atomová struktura, mřížková struktura a dokonce i jaderná fyzika. Abychom v těchto vědách vynikali, je nezbytné mít v těchto oblastech řádné porozumění. V tomto článku budeme diskutovat o tom, 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 vymrštění elektronu z kovu v případě dopadajícího elektromagnetického záření. Fotoelektrický jev byl poprvé správně popsán Albertem Einsteinem. Vlnová teorie světla nedokázala popsat většinu pozorování fotoelektrického jevu. Pro dopadající vlny existuje prahová frekvence. To znamená, že bez ohledu na to, jak intenzivní jsou elektromagnetické vlny, elektrony by nebyly vyvrženy, pokud by neměly požadovanou frekvenci. Časová prodleva mezi dopadem světla a výronem elektronů je asi tisícina hodnoty vypočtené z vlnové teorie. Když je produkováno světlo překračující prahovou frekvenci, závisí počet emitovaných elektronů na intenzitě světla. Maximální kinetická energie vyvržených 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. Existuje několik dalších termínů definovaných ve fotoelektrickém jevu. Pracovní funkcí kovu je energie odpovídající prahové frekvenci. To lze získat pomocí vzorce E=h f, 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 v případě, že energie fotonu je dostatečná k převedení elektronu do stabilního stavu.
Co je Compton Effect?
Comptonův jev neboli 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 lze vysvětlit pouze tím, že se s elektromagnetickou vlnou zachází jako s částicí. Hlavní rovnice Comptonova rozptylu je Δλ=λc(1-Cosθ), kde Δλ je posun vlnové délky, λc je Comptonova vlnová délka a θ je úhel odchylky. Maximální posun vlnové délky nastává při 1800
Jaký je rozdíl mezi fotoelektrickým efektem a Comptonovým efektem?
• Fotoelektrický jev se vyskytuje pouze u vázaných elektronů, ale Comptonův rozptyl se vyskytuje jak ve vázaných, tak ve volných elektronech; je však pozorovatelný pouze ve volných elektronech.
• Při fotoelektrickém jevu je dopadající foton pozorován elektronem, ale při Comptonově rozptylu je absorbována pouze část energie a zbytek fotonu je rozptýlen.
