Różnica między efektem Comptona a efektem fotoelektrycznym

Efekt Comptona a efekt fotoelektryczny
 

Efekt Comptona i efekt fotoelektryczny to dwa bardzo ważne efekty omówione w dualizmie materii falowej. Wyjaśnienia dotyczące efektu Comptona i efektu fotoelektrycznego doprowadziły do ​​powstania i potwierdzenia dualności materii falowej. Te dwa efekty odgrywają istotną rolę w takich dziedzinach, jak mechanika kwantowa, struktura atomowa, struktura sieci, a nawet fizyka jądrowa. Niezbędne jest właściwe zrozumienie tych dziedzin, aby osiągnąć sukces w takich naukach. W tym artykule omówimy, czym jest efekt fotoelektryczny i efekt Comptona, ich definicje, podobieństwa i wreszcie różnice między efektem Comptona i efektem fotoelektrycznym.

Co to jest efekt fotoelektryczny?

Efekt fotoelektryczny to proces wyrzucania elektronu z metalu w przypadku padającego promieniowania elektromagnetycznego. Efekt fotoelektryczny został po raz pierwszy poprawnie opisany przez Alberta Einsteina. Falowa teoria światła nie opisała większości obserwacji efektu fotoelektrycznego. Częstotliwość progowa dla fal padających. Oznacza to, że bez względu na to, jak intensywne są fale elektromagnetyczne, elektrony nie zostaną wyrzucone, jeśli nie będą miały wymaganej częstotliwości. Opóźnienie czasowe między pojawieniem się światła a wyrzuceniem elektronów wynosi około jednej tysięcznej wartości obliczonej na podstawie teorii fal. Kiedy wytwarzane jest światło przekraczające częstotliwość progową, liczba emitowanych elektronów zależy od intensywności światła. Maksymalna energia kinetyczna wyrzucanych elektronów zależy od częstotliwości padającego światła. Doprowadziło to do wniosku o fotonowej teorii światła. Oznacza to, że światło zachowuje się jak cząsteczki podczas interakcji z materią. Światło przychodzi w postaci małych pakietów energii zwanych fotonami. Energia fotonu zależy tylko od częstotliwości fotonu. Istnieje kilka innych terminów zdefiniowanych w efekcie fotoelektrycznym. Funkcją roboczą metalu jest energia odpowiadająca częstotliwości progowej. Można to uzyskać za pomocą wzoru E = hf, gdzie E jest energią fotonu, h jest stałą Planka, a f jest częstotliwością fali. Każdy system może absorbować lub emitować tylko określone ilości energii. Obserwacje wykazały, że elektron absorbowałby foton tylko wtedy, gdy energia fotonu jest wystarczająca, aby doprowadzić elektron do stabilnego stanu.

Co to jest efekt Comptona?

Efekt Comptona lub rozpraszanie Comptona to proces rozpraszania fali elektromagnetycznej z wolnego elektronu. Obliczenia rozpraszania Comptona pokazują, że obserwacje można wyjaśnić tylko przy użyciu fotonowej teorii światła. Najważniejszą z tych obserwacji była zmiana długości fali rozproszonego fotonu pod kątem rozproszenia. Można to jedynie wyjaśnić, traktując falę elektromagnetyczną jako cząstkę. Głównym równaniem rozpraszania Comptona jest Δλ = λ_do(1-Cosθ), gdzie Δλ to przesunięcie długości fali, λ_do jest długością fali Comptona, a θ jest kątem odchylenia. Maksymalne przesunięcie długości fali występuje przy 180⁰.