Comptoni efekt vs fotoelektriline efekt
Comptoni efekt ja fotoelektriline efekt on kaks väga olulist mõju, mida arutatakse aine laineosakeste duaalsuse all. Comptoni efekti ja fotoelektrilise efekti selgitused viisid aine laineosakeste duaalsuse moodustumiseni ja kinnitamiseni. Need kaks efekti mängivad olulist rolli sellistes valdkondades nagu kvantmehaanika, aatomistruktuur, võre struktuur ja isegi tuumafüüsika. Nendes valdkondades on oluline teadmine, et sellistes teadustes silma paista. Selles artiklis käsitleme, mis on fotoelektriline efekt ja Comptoni efekt, nende määratlused, sarnasused ja lõpuks erinevused Comptoni efekti ja fotoelektrilise efekti vahel.
Mis on fotoelektriline efekt?
Fotoelektriline efekt on metalli elektroni väljutamise protsess langevate elektromagnetiliste kiirguste korral. Fotoelektrilist efekti kirjeldas kõigepealt korralikult Albert Einstein. Valguse laineteooria ei suutnud kirjeldada enamikku fotoelektrilise efekti vaatlustest. Langevate lainete jaoks on künnisagedus. See näitab, et ükskõik kui intensiivsed on elektromagnetlainete elektronid, ei väljutataks, kui sellel pole nõutavat sagedust. Valguse langemise ja elektronide väljutamise vaheline ajaline viivitus on umbes tuhandik laineteooria põhjal arvutatud väärtusest. Kui tekitatakse läve sagedust ületav valgus, sõltub eralduvate elektronide arv valguse intensiivsusest. Väljutatud elektronide maksimaalne kineetiline energia sõltub langeva valguse sagedusest. See viis valguse footoniteooria järelduseni. See tähendab, et valgus käitub ainega suheldes osakestena. Valgus tuleb väikeste energiapakettidena, mida nimetatakse footoniteks. Footoni energia sõltub ainult footoni sagedusest. Fotoelektrilises efektis on määratletud veel mõned mõisted. Metalli tööfunktsioon on künnisagedusele vastav energia. Selle saab valemi E = hf abil, kus E on footoni energia, h on Plangi konstant ja f on laine sagedus. Iga süsteem võib neelata või eraldada ainult teatud koguses energiat. Vaatlused näitasid, et elektron neelaks footoni ainult siis, kui footoni energia on piisav, et viia elektron stabiilsesse olekusse.
Mis on Comptoni efekt?
Comptoni efekt ehk Comptoni hajumine on elektromagnetlaine hajutamine vabalt elektronilt. Comptoni hajumise arvutus näitab, et vaatlusi saab selgitada ainult valguse footoniteooriat kasutades. Neist tähelepanekutest kõige olulisem oli hajutatud footoni lainepikkuse varieerimine hajumisnurgaga. Seda saaks seletada ainult elektromagnetlaine käsitlemisel osakestena. Comptoni hajutamise põhivõrrand on Δλ = λ c (1-Cosθ), kus Δλ on lainepikkuse nihe, λ c on Comptoni lainepikkus ja θ on kõrvalekaldenurk. Maksimaalne lainepikkuse nihe toimub 180 0 juures.
Mis vahe on fotoelektrilise efekti ja Comptoni efekti vahel?
• Fotoelektriline efekt avaldub ainult seotud elektronides, kuid Comptoni hajumine toimub nii seotud kui vabades elektronides; see on aga jälgitav ainult vabades elektronides.
• Fotoelektrilises efektis jälgib langevat footoni elektron, kuid Comptoni hajutamisel neeldub ainult osa energiast ja ülejäänud footon hajub.
