Comptonov efekt vs fotoelektrický efekt
Comptonov efekt a fotoelektrický efekt sú dva veľmi dôležité efekty diskutované v rámci duality vlnových častíc hmoty. Vysvetlenie Comptonovho javu a fotoelektrického javu viedlo k vzniku a potvrdeniu duality vlnových častíc hmoty. Tieto dva efekty zohrávajú zásadnú úlohu v oblastiach, ako sú kvantová mechanika, atómová štruktúra, štruktúra mriežky a dokonca aj jadrová fyzika. Aby bolo možné v týchto vedách vyniknúť, je nevyhnutné správne porozumieť týmto oblastiam. V tomto článku sa budeme zaoberať tým, čo sú fotoelektrický efekt a Comptonov efekt, ich definície, podobnosti a nakoniec rozdiely medzi Comptonovým efektom a fotoelektrickým efektom.
Čo je to fotoelektrický efekt?
Fotoelektrický jav je proces vysunutia elektrónu z kovu v prípade dopadajúceho elektromagnetického žiarenia. Fotoelektrický jav ako prvý správne popísal Albert Einstein. Vlnová teória svetla nedokázala opísať väčšinu pozorovaní fotoelektrického javu. Pre dopadajúce vlny existuje medzná frekvencia. To naznačuje, že bez ohľadu na to, aké intenzívne sú elektromagnetické vlny elektróny, elektróny by sa nevypúšťali, pokiaľ nemá požadovanú frekvenciu. Časové oneskorenie medzi dopadom svetla a vysunutím elektrónov je asi tisícina hodnoty vypočítanej z vlnovej teórie. Keď je produkované svetlo presahujúce prahovú frekvenciu, počet emitovaných elektrónov závisí od intenzity svetla. Maximálna kinetická energia vyhodených elektrónov závisí od frekvencie dopadajúceho svetla. To viedlo k záveru o fotónovej teórii svetla. To znamená, že svetlo sa pri interakcii s hmotou správa ako častice. Svetlo vychádza ako malé balíčky energie, ktoré sa nazývajú fotóny. Energia fotónu závisí iba od frekvencie fotónu. Vo fotoelektrickom efekte je definovaných niekoľko ďalších výrazov. Pracovnou funkciou kovu je energia zodpovedajúca prahovej frekvencii. To je možné získať pomocou vzorca E = hf, kde E je energia fotónu, h je Plankova konštanta a f je frekvencia vlny. Akýkoľvek systém môže absorbovať alebo emitovať iba určité množstvo energie. Pozorovania ukázali, že elektrón absorbuje fotón iba vtedy, ak je energia fotónu dostatočná na to, aby sa elektrón dostal do stabilného stavu.
Čo je Compton Effect?
Comptonov efekt alebo Comptonov rozptyl je proces rozptylu elektromagnetickej vlny z voľného elektrónu. Výpočet Comptonovho rozptylu ukazuje, že pozorovania je možné vysvetliť iba pomocou fotónovej teórie svetla. Najdôležitejším z týchto pozorovaní bola zmena vlnovej dĺžky rozptýleného fotónu s uhlom rozptylu. To by sa dalo vysvetliť iba liečením elektromagnetickej vlny ako častice. Hlavná rovnica Comptonovho rozptylu je Δλ = λ c (1-Cosθ), kde Δλ je posun vlnovej dĺžky, λ c je Comptonova vlnová dĺžka a θ je uhol odchýlky. Maximálny posun vlnovej dĺžky nastáva pri 180 0.
Aký je rozdiel medzi fotoelektrickým a Comptonovým efektom?
• Fotoelektrický efekt sa vyskytuje iba vo viazaných elektrónoch, ale Comptonov rozptyl sa vyskytuje vo viazaných aj vo voľných elektrónoch; pozorovateľné je to však iba na voľných elektrónoch.
• Vo fotoelektrickom efekte je dopadajúci fotón pozorovaný elektrónom, ale pri Comptónovom rozptyle je absorbovaná iba časť energie a zvyšok fotónu je rozptýlený.
