Câteva dintre subtilităţile efectului Compton

Ca să putem purta o discuţie coerentă pe un alt topic, deschid aici un subiect în care încercăm să clarificăm cum putem ceea ce se întâmplă în cazul efectului Compton. Pentru început formulez câteva întrebări:
-1). S-au observat şi electroni relativişti în efectul Compton? Au fost ei observaţi exact în direcţia indicată?
-2). Dacă fotonul poate fi deviat de un electron, să înţeleg atunci că fotonul şi electronul au o oarecare dimensiune şi că se ciocnesc lateral?
-3). Ce se întâmplă cu lungimea de undă Compton pentru unghiuri obtuze?
-4). Din moment ce fenomenul împrăştierii Compton se produce în toate direcţiile, ce intensitate mai rămâne pentru fotonul împrăştiat într-o anumită direcţie? Are vreo legătură intensitatea cu unghiul de împrăştiere sau cu natura substanţei pe care este împrăştiat fotonul? Există explicaţii teoretice şi pentru această intensitate şi concordă ele cu rezultatele experimentelor?
-5). Se descoperă electroni relativişti în toate direcţiile, aşa cum prevede teoria?
-6). Prin ce diferă fundamental efectul Compton de efectul fotoelectric? Pe ce criteriu alege natura când să producă efect fotoelectric şi când să producă efect Compton?
-Virgil a încercat un răspuns la această întrebare, pe care eu îl consider nesatisfăcător.


Ştie cineva să răspundă punctual măcar la una dintre întrebări? Până nu avem răspunsul la toate întrebările pe care le putem pune despre fenomen nu avem dreptul să spunem că fenomenul este explicat.

Electronul si fotonul sunt fenomene electromagnetice.Electronul este un puls de frecventa mult mai mare decit fotonul.O oscilatie de frecventa joasa poate ceda energie catre una de frecventa inalta prin fenomenul oscilatiilor armonice.

Extras din Wikipedia;

În fizică, efectul Compton sau împrăștierea Compton reprezintă scăderea energiei (și creșterea lungimii de undă) a unui foton de raze X sau gama, la interacțiunea acestuia cu substanța. Există și împrăștierea Compton inversă, unde fotonului îi crește energia (scăzându-i lungimea de undă) la interacțiunea cu materia. Cantitatea cu care se mărește lungimea de undă se numește deplasare Compton. Deși există și împrăștiere Compton nucleară, efectul Compton se referă de regulă la interacțiunea care implică doar electronii unui atom. Efectul Compton a fost descoperit de Arthur Holly Compton în 1923 și ulterior verificat de studentul său Y. H. Woo în anii care au urmat. Arthur Compton a primit pentru această descoperire Premiul Nobel pentru Fizică în 1927.

Importanța efectului constă în faptul că demonstrează că lumina nu poate fi explicată doar ca fenomen ondulatoriu. Împrăștierea Thomson, teoria clasică a undelor electromagnetice împrăștiate de particule cu sarcină, nu poate explica nicio modificare a lungimii de undă. Pentru a explica împrăștierea Compton, lumina trebuie să se comporte ca și cum ar fi compusă din particule. Experimentul lui Compton a convins fizicienii că lumina se poate comporta ca un flux de particule a cărui energie este proporțională cu frecvența radiației.

Problema este gresit explicata; imaginati-va o baterie de arcuri care oscileaza continuu fiind supuse unei forte perturbatoare constante. Deodata peste forta perturbatoare constanta se suprapune o alta vibratie mult mai energica pentru un timp scurt apoi se opreste. Arcurile continua sa oscileze un timp pe frecventa cu energie superioara, energie care se disipa, dupa care reintra in regimul normal de oscilatie. Se observa aici trei etape; prima etapa consta in starea de oscilatie permanenta a electronilor care reprezinta starea energetica de fond, a atomilor respectivi. A doua etapa, peste starea de fond se suprapune pentru un timp delimitat oscilatia fotonilor incidenti, ce actioneaza ca un factor perturbator, pana ce o parte selectiva din populatia de electroni se acordeaza pe noua frecventa. Si etapa a treia, populatia de electroni excitata, revine la starea initiala a oscilatiei de fond, disipand energia acumulata, sub forma unui nou foton. Ceia ce nu se ia in calcul este tocmai interactiunea substantei sub forma discreta (electroni), cu mediul dispersiv ce are un caracter granular. Acest lucru face sa se interpreteze natura corpusculara a fotonului. De fapt mediul face ca oscilatia sa se disipe in mod discretionar.

Ca sa "limpezim" apele,ce-i electronul,ce-i fotonul ?
Daca electronul e acceptat ca substanta,fotonul e cand particula,cand unda...,alba -neagra. Pe ce mana mergem?

Am adăugat întrebările 4) legate de intensitatea efectului Compton şi întrebarea 5) legată de electronii relativişti.
-4). Din moment ce fenomenul împrăştierii Compton se produce în toate direcţiile, ce intensitate mai rămâne pentru fotonul împrăştiat într-o anumită direcţie? Are vreo legătură intensitatea cu unghiul de împrăştiere sau cu natura substanţei pe care este împrăştiat fotonul? Există explicaţii teoretice şi pentru această intensitate şi concordă ele cu rezultatele experimentelor?
-5). Se descoperă electroni relativişti în toate direcţiile, aşa cum prevede teoria?

Am adăugat întrebările 6) privind deosebirea dintre efectul Compton şi efectul fotoelectric..
-6). Prin ce diferă fundamental efectul Compton de efectul fotoelectric? Pe ce criteriu alege natura când să producă efect fotoelectric şi când să producă efect Compton?

Abel Cavaşi a scris:Am adăugat întrebările 6) privind deosebirea dintre efectul Compton şi efectul fotoelectric..
-6). Prin ce diferă fundamental efectul Compton de efectul fotoelectric? Pe ce criteriu alege natura când să producă efect fotoelectric şi când să producă efect Compton?

La efectul Compton se emit fotoni, pe cand la efectul fotoelectric se pun in libertate electroni. Efectul Compton se produce atunci cand energia fotonului incident depaseste energia de legatura a electronului cu atomul, in caz contrar se produce efectul Compton, si se emite tot un foton.

da, dar cînd se eliberează electroni asta se face tot ca urmare a unui schimb de fotoni pentru că interacțiunea directă nu e electron⇋electron ci electron⇋foton!

în fizica modernă nu există contact direct între nici un fel de particule elementare ci toate interacțiunile sunt indirecte, mediate de purtătorii de forță fundamentali care în cazul electromagnetismului sunt fotonii ɣ!

am dat citatul ăla din wikipedia de m-am plictisit ... îl mai pun o dată sau de data asta îl găsești singur?

virgil a scris:

Abel Cavaşi a scris:Am adăugat întrebările 6) privind deosebirea dintre efectul Compton şi efectul fotoelectric..
-6). Prin ce diferă fundamental efectul Compton de efectul fotoelectric? Pe ce criteriu alege natura când să producă efect fotoelectric şi când să producă efect Compton?

La efectul Compton se emit fotoni, pe cand la efectul fotoelectric se pun in libertate electroni. Efectul Compton se produce atunci cand energia fotonului incident depaseste energia de legatura a electronului cu atomul, in caz contrar se produce efectul Compton, si se emite tot un foton.

Virgil, sper că ai avut timp să înţelegi că răspunsul tău este greşit. Teoria oficială spune că energia fotonului incident în cazul efectului Compton este mult mai mare decât energia de legătură a electronului. Deci întrebarea rămâne fără răspuns, din punctul meu de vedere, dar voi menţiona încercarea ta în primul mesaj.

totedati a scris:în fizica modernă nu există contact direct între nici un fel de particule elementare ci toate interacțiunile sunt indirecte, mediate de purtătorii de forță fundamentali care în cazul electromagnetismului sunt fotonii ɣ!

Excelentă observaţie! Dar fotonii ciocnesc ceva în mod direct atunci când fac medierea? Sau care este mecanismul intim de mediere?

Cum ai răspunde la întrebările puse în primul mesaj?

Extras dimWikipedia;

Dupa cum se vede lungimea de unda este de cca 1000 de ori mai mare decat electronul, care este de 2,817*10^-15 m. Deci electronul se scalda in campul electromagnetic al fotonului. Insa modificarea energiei unui electron cu ajutorul unui foton nu se poate face decat daca electronul este in apropierea unui nucleu care sa preia o jumatate din spinul fotonului. Niciodata un foton care ciocneste un electron liber, nu poate modifica energia electronului atat timp cat nu are un nucleu in apropiere care sa preia diferenta de spin a fotonului. Secretul smulgerii unui electron prin efect fotoelectric consta in lungimea de unda a fotonului care sa antreneze electronul pe o orbita cat mai indepartata de nucleu astfel incat electronul sa patrunda in zona de conductie a electronilor asa zisi liberi. Faptul ca fotonul are o energie mai mare decat energia de legatura, si nu smulge electroni producand efectul Compton, se datoreaza lungimii de unda prea mici a fotonului care dupa cum se vede este de 2,43*10^-12m, in timp ce lungimea de unda a electronilor aflati pe ultimile orbite este de ordinul 10^-10m, adica de 100 ori mai mari. Raman la convingerea ca efectul fotoelectric se produce la alte lungimi de unda decat efectul Compton, iar o energie mai mare a fotonului decat energia de legatura, nu produce fotoelectroni, ci imprastierea Compton. Drept argument arat ca celulele fotoelectrice devin active la lumina Soarelui care are o lungime de unda de dimensiunile atomice, si nu a razelor X.

virgil a scris:modificarea energiei unui electron cu ajutorul unui foton nu se poate face decat daca electronul este in apropierea unui nucleu care sa preia o jumatate din spinul fotonului. Niciodata un foton care ciocneste un electron liber, nu poate modifica energia electronului atat timp cat nu are un nucleu in apropiere care sa preia diferenta de spin a fotonului.

Asta este o presupunere de-a ta? Sau de unde te-ai inspirat? Că în Wikipedia nu scrie aşa ceva.

Faptul ca fotonul are o energie mai mare decat energia de legatura, si nu smulge electroni producand efectul Compton, se datoreaza lungimii de unda prea mici a fotonului care dupa cum se vede este de 2,43*10^-12m, in timp ce lungimea de unda a electronilor aflati pe ultimile orbite este de ordinul 10^-10m, adica de 100 ori mai mari.

Asta n-am înţeles-o. Păi, cum nu smulge electroni, din moment ce apar electroni relativişti? Nu doar că îi smulge, ci îi şi accelerează la viteze uriaşe. Cel puţin, aşa zice lumea, că eu n-am văzut nimic.

Raman la convingerea ca efectul fotoelectric se produce la alte lungimi de unda decat efectul Compton

Da' cine-a zis că ar fi altfel?

o energie mai mare a fotonului decat energia de legatura, nu produce fotoelectroni, ci imprastierea Compton.

Cine-a zis că ar fi altfel?

Abel Cavaşi a scris:

virgil a scris:modificarea energiei unui electron cu ajutorul unui foton nu se poate face decat daca electronul este in apropierea unui nucleu care sa preia o jumatate din spinul fotonului. Niciodata un foton care ciocneste un electron liber, nu poate modifica energia electronului atat timp cat nu are un nucleu in apropiere care sa preia diferenta de spin a fotonului.

Asta este o presupunere de-a ta? Sau de unde te-ai inspirat? Că în Wikipedia nu scrie aşa ceva.

Faptul ca fotonul are o energie mai mare decat energia de legatura, si nu smulge electroni producand efectul Compton, se datoreaza lungimii de unda prea mici a fotonului care dupa cum se vede este de 2,43*10^-12m, in timp ce lungimea de unda a electronilor aflati pe ultimile orbite este de ordinul 10^-10m, adica de 100 ori mai mari.

Asta n-am înţeles-o. Păi, cum nu smulge electroni, din moment ce apar electroni relativişti? Nu doar că îi smulge, ci îi şi accelerează la viteze uriaşe. Cel puţin, aşa zice lumea, că eu n-am văzut nimic.

Raman la convingerea ca efectul fotoelectric se produce la alte lungimi de unda decat efectul Compton

Da' cine-a zis că ar fi altfel?

o energie mai mare a fotonului decat energia de legatura, nu produce fotoelectroni, ci imprastierea Compton.

Cine-a zis că ar fi altfel?

Asta este o presupunere de-a ta? Sau de unde te-ai inspirat? Că în Wikipedia nu scrie aşa ceva.

Daca te documentezi bine, gasesti raspunsul in cartile de fizica. Fotonul are spinul 1 iar electronul are spinul 1/2, asa ca interactiunea foton electron se produce numai in apropierea unui nucleu care sa preia diferenta de spin. Nu este o presupunere de a mea.
Fotonul nu trebuie privit ca un proiectil care izbeste un electron si-l smulge ca pe o bila de biliard. Fotonul este un camp vibratoriu care modifica frecventa de oscilatie a electronului unui atom, producand desprinderea electronului la o anumita frecventa.

virgil a scris:
Daca te documentezi bine, gasesti raspunsul in cartile de fizica. Fotonul are spinul 1 iar electronul are spinul 1/2, asa ca interactiunea foton electron se produce numai in apropierea unui nucleu care sa preia diferenta de spin. Nu este o presupunere de a mea.
Fotonul nu trebuie privit ca un proiectil care izbeste un electron si-l smulge ca pe o bila de biliard. Fotonul este un camp vibratoriu care modifica frecventa de oscilatie a electronului unui atom, producand desprinderea electronului la o anumita frecventa.

Nu prea e logic.O particula cu spinul 1/2 trebuie sa se roteasca 720 grade ca sa ajunga la pozitia initiala o particula cu spin 1 doar 360 grade deci nu vad legatura.

Nu prea e logic.O particula cu spinul 1/2 trebuie sa se roteasca 720 grade ca sa ajunga la pozitia initiala o particula cu spin 1 doar 360 grade deci nu vad legatura

Eu am citit in carti, nu spun de la mine.

Poate nu sunt eu prea dumirit, dar nu ştiu de ce aduceţi în discuţie conservarea spinului, când nu este vorba de nicio dezintegrare la efectul Compton.

Razvan a scris:Poate nu sunt eu prea dumirit, dar nu ştiu de ce aduceţi în discuţie conservarea spinului, când nu este vorba de nicio dezintegrare la efectul Compton.

Problema spinului intervine in cazul efectului fotoelectric, atunci cand un foton elibereaza un electron, imprimandu-i o energie suplimentara, fotonul cedeaza o jumatate din spin nucleului.
In cazul efectului Compton, nu intervine spinul, deoarece un foton este absorbit, si apoi este emis altul.