Compton-effekt vs fotoelektrisk effekt
Compton Effect og Photoelectric Effect er to meget vigtige effekter diskuteret under bølgepartikel dualitet af materie. Forklaringerne til Compton Effect og den fotoelektriske effekt førte til dannelse og bekræftelse af bølgepartikel dualitet af materie. Disse to effekter spiller en vigtig rolle inden for felter som kvantemekanik, atomstruktur, gitterstruktur og endda kernefysik. Det er vigtigt at have en ordentlig forståelse på disse områder for at udmærke sig i sådanne videnskaber. I denne artikel skal vi diskutere, hvad fotoelektrisk effekt og Compton-effekt er, deres definitioner, lighederne og endelig forskellene mellem Compton-effekt og fotoelektrisk effekt.
Hvad er fotoelektrisk effekt?
Fotoelektrisk effekt er processen med udstødning af en elektron fra et metal i tilfælde af indfaldende elektromagnetiske stråling. Den fotoelektriske effekt blev først korrekt beskrevet af Albert Einstein. Bølgeteorien om lys kunne ikke beskrive de fleste observationer af den fotoelektriske effekt. Der er en tærskelfrekvens for de indfaldende bølger. Dette indikerer, at uanset hvor intense de elektromagnetiske bølger er, vil elektroner ikke blive skubbet ud, medmindre den har den krævede frekvens. Tidsforsinkelsen mellem forekomsten af lys og udstødningen af elektroner er ca. en tusindedel af den værdi, der beregnes ud fra bølgeteorien. Når der produceres lys, der overstiger tærskelfrekvensen, afhænger antallet af udsendte elektroner af lysets intensitet. Den maksimale kinetiske energi for de udkastede elektroner afhænger af frekvensen af det indfaldende lys. Dette førte til konklusionen af fotonteorien om lys. Dette betyder, at lyset opfører sig som partikler, når det interagerer med stof. Lyset kommer som små pakker med energi kaldet fotoner. Fotonens energi afhænger kun af fotonens frekvens. Der er et par andre udtryk defineret i den fotoelektriske effekt. Metallets arbejdsfunktion er den energi, der svarer til tærskelfrekvensen. Dette kan opnås ved hjælp af formlen E = hf, hvor E er fotonens energi, h er plankkonstanten, og f er frekvensen af bølgen. Ethvert system kan kun absorbere eller udsende specifikke mængder energi. Observationer viste, at elektronen kun ville absorbere fotonet, hvis fotonets energi er tilstrækkelig til at bringe elektronen til en stabil tilstand.
Hvad er Compton-effekt?
Compton-effekt eller Compton-spredning er processen med spredning af en elektromagnetisk bølge fra en fri elektron. Beregningen af Compton Scattering viser, at observationerne kun kan forklares ved hjælp af fotonteorien om lys. Den vigtigste af disse observationer var variationen i bølgelængden af den spredte foton med spredningsvinklen. Dette kunne kun forklares ved at behandle den elektromagnetiske bølge som en partikel. Hovedligningen af Compton-spredningen er Δλ = λ c (1-Cosθ), hvor Δλ er bølgelængdeforskydningen, λ c er Compton-bølgelængden og θ er afvigelsesvinklen. Den maksimale bølgelængdeforskydning forekommer ved 180 0.
Hvad er forskellen mellem fotoelektrisk effekt og Compton-effekt?
• Fotoelektrisk effekt forekommer kun i bundne elektroner, men Compton-spredningen forekommer i både bundne og frie elektroner; det er dog kun observerbart i frie elektroner.
• I den fotoelektriske effekt observeres den indfaldende foton af elektronen, men i Compton-spredning absorberes kun en del af energien, og resten af fotonet spredes.
