При комптоновском рассеянии фотон может передать электрону лишь часть своей энергии.
Но когда речь идет о взаимодействии фотона с электроном в атоме, все или ничего.
Почему разница?
Кроме того, в рамках комптоновского рассеяния при заданной начальной длине волны фотона мы получаем зависимость между углом рассеяния и длиной волны рассеянного фотона. Но мы не можем знать угол рассеяния, не зная длины волны рассеянного фотона. Итак, есть свободная переменная. Что определяет длину волны рассеянного фотона? Это какой-то случайный процесс?
Заранее спасибо.
Свободный электрон не имеет никакого потенциала, которым он ограничен, поэтому он может иметь любую возможную энергию . т.е. его энергетические состояния представляют собой континуум, очень похожий на свободную частицу в классической механике. Поэтому рассеяние такой частицы возможно.
С другой стороны, находясь в атоме , электрон подвергается кулоновскому потенциалу, и этот потенциал диктует уровни энергии, доступные электрону. Это больше не непрерывно. Это означает, что электрон может поглощать или излучать энергию только ступенчато. Таким образом, это феномен типа «все или ничего». Какие энергетические состояния доступны, определяется решением уравнения Шрёдингера. Таким образом, любой фотон не может вырвать электрон, это могут сделать только определенные протоны (у которых энергия соответствует разности энергий состояний).
Что касается второй части вашего вопроса, то в эффекте Комптона изменение длины волны определяется углом рассеяния. Чем больше угол, тем больше изменение. И вы можете рассматривать начальную длину волны как свободный параметр в этом случае.
При комптоновском рассеянии энергия падающего фотона намного больше, чем «энергия связи» электрона-мишени, поэтому электрон-мишень можно рассматривать как по существу стационарный «свободный» электрон, и его конечное состояние не связано с ядром, которое он был изначально привязан к. Таким образом, нет четко определенного уровня энергии, на который он должен перейти.
В части вашего вопроса «все или ничего» я предполагаю, что вы пишете о продвижении электрона между двумя четко определенными энергетическими уровнями, для чего требуется фотон с четко определенной энергией.
В комптоновском эксперименте детектор размещается под определенным углом, и интенсивность обнаруженного излучения наносится на график в зависимости от длины волны обнаруженного излучения.
Встречаются две вершины. Один из них возникает на длине волны, очень близкой к длине волны падающего фотона, в результате столкновения падающих фотонов с прочно связанными электронами внутренней оболочки, а другой — из-за комптоновского рассеяния.
Длина волны рассеянного фотона определяется законами сохранения энергии и импульса.
Амит Шарма
Ари