Скорость взаимодействия свободного электрона с фотонами солнечного света

Со сколькими фотонами взаимодействует свободный электрон (скажем, в солнечном свете) в секунду?

Я сделал грубый расчет, предполагая, что электрон взаимодействует с любым фотоном, который проходит через область размером с поперечное сечение Томсона, и что свет является монохроматическим с угловой частотой 2x10^14 Гц и электрическим полем 1000 Вм^-1. А мощность через эту площадь равна вектору Пойнтинга, умноженному на площадь. Тогда скорость взаимодействий равна мощности, деленной на энергию одного фотона:

ставка "=" ϵ 0 с Е 0 2 2 ℏ ю 8 π 3 р е 2 ≈ 4 × 10 − 6 с − 1

где р е — классический радиус электрона. Но это означает, что на одно взаимодействие требуется 3 дня, что звучит неправильно. Возможно, я сделал какое-то неверное предположение или что-то в этом роде.

Я хотел бы знать, является ли этот подход действительным. Если нет, то в чем концептуально этот подход терпит неудачу и как его следует улучшить?

Возможным способом ответить на этот вопрос может быть описание известного расчета скорости взаимодействия между свободными электронами и светом и указание, как связать его с этой проблемой.

Привет, Мэтт Маджик, и добро пожаловать в Physics.SE! Обратите внимание, что это не сайт помощи с домашними заданиями. См. раздел Как задавать вопросы о домашнем задании на сайте Physics Stack Exchange? и Должны ли какие-либо контрольные вопросы по моей работе задаваться по теме? сообщения на мета для получения дополнительной информации.
Да, это не домашний вопрос
Это вопрос типа проверки моей работы.
Ну, на самом деле единственный вопрос в первой строке, но хорошо ли мне удалить некоторые из более поздних частей?
Если у вас есть концептуальный вопрос, продолжайте, но я не знаю, как вам это удастся сделать. Если вы удалите более позднюю часть, то это может быть вопрос типа «выведите уравнение для меня». Попробуйте сформировать его таким образом, чтобы это был концептуальный вопрос;)
K спасибо надеюсь так лучше, если нет могу перередактировать

Ответы (2)

Электрон не поглощает фотоны, он их рассеивает. Энергия, поглощаемая взаимодействием, зависит от угла рассеяния — его можно определить с помощью формулы Комптона для длины волны рассеянного фотона. И электрон имеет тенденцию больше рассеиваться под разными углами (пропорциональными дифференциальному сечению Томсона). Из этого я обнаружил, что частота взаимодействий составляет примерно один раз в 30 секунд.

Рассеянная мощность электрона равна Н о Т , где Н - падающая мощность на единицу площади и о Т сечение томсоновского рассеяния 6.6 × 10 − 29 м 2 . Для видимого света нет необходимости рассматривать квантовые эффекты и комптоновское рассеяние.

Если каждый фотон имеет энергию час ν или час с / λ , то скорость рассеивающих взаимодействий равна

р "=" Н о Т λ час с   .
Для солнечного света на Земле, Н ∼ 1300 Вт м − 2 и из λ "=" 500 нм, тогда р "=" 2 × 10 − 7 с − 1 или раз в 50 дней.

Я не согласен с вами только в том смысле, что ваша предполагаемая частота неверна для видимого света.

Скорость взаимодействия свободного электрона с фотонами солнечного света
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v