Hiệu ứng compton

Trường đại học sư phạm TP. Hồ Chí Minh
Khoa vật lý
Hiệu ứng compton
Hiệu ứng compton
Đề tài:
Thực hiện: nhóm VIII - Năm 2012

Võ Xuân Đào

Hoàng Phước Muội

Đỗ Thị Hồng

Trần Thiện Bảo

Lương Sơn Đỉnh

Nguyễn Lâm Thùy Linh

Bạch Thị Thùy Dung
GVHD: Trần Văn Tấn
Nguyễn Thị Hảo

Quá trình nghiên cứu

Thí nghiệm của Compton

Hiệu ứng Compton

Tính chất của hiệu ứng Compton


Cơ chế tán xạ Compton
o
Độ dịch Compton
o
Bước sóng Compton
o
Mối quan hệ θ và ϕ

Kết luận từ hiệu ứng Compton

Ứng dụng
NỘI DUNG
QUÁ TRÌNH NGHIÊN CỨU

Hiệu ứng Compton được tìm ra bởi nhà vật lý Arthur Holly
Compton vào năm 1923 và được đặt theo tên của ông.

Năm 1923, CTR Wilson chế tạo buồng mây chứng minh thực nghiệm của
hiệu ứng Compton bằng bằng cách hiển thị sự tồn tại của electron giật
Compton (electron giật lùi).

Năm 1927, Compton và Wilson được trao giải thưởng Nobel vật lý cho nghiên cứu và phát minh của họ.
THÍ NGHIỆM CỦA COMPTON
HIỆU ỨNG COMPTON

Tán xạ Compton (hiệu ứng Compton) là hiện tượng thay đổi bước sóng của bức xạ điện từ và
lệch phương (bị tán xạ) khi nó va vào hạt điện tích.

Tán xạ Compton xảy ra khi hạt photon của tia X có năng lượng từ khoảng 0,5 MeV đến 3,5

MeV và electron có liên kết yếu.

Tán xạ Compton là hiện tượng tán xạ của tia X với
electron có liên kết yếu trong nguyên tử.

Tán xạ Compton giống như sự va chạm đàn tính
giữa 2 viên bi.

Tán xạ Compton phụ thuộc vào mật độ electron
trong nguyên tử.
Tính chất của hiệu ứng Compton

Coi hiện tượng tán xạ tia X như một va chạm hoàn toàn đàn hồi giữa một photon và một electron
trong chất mà tia X chiếu tới.

Coi hệ photon-electron như một hệ kín
CƠ CHẾ TÁN XẠ COMPTON
ĐỘ DỊCH COMPTON
Trước va chạm
Năng lượng Động lượng
Photon
Electron
Sau va chạm
Năng lượng Động lượng
Photon
Electron m
Trước va chạm
Năng lượng Động lượng
Photon
Electron

Sau va chạm
Năng lượng Động lượng
Photon
Electron
Theo định luật bảo toàn năng lượng:
(1)

Theo định luật bảo toàn động lượng:

Giải (1) và (2) ta được:
Với ∆λ là độ dịch Compton và θ là góc tán xạ

Độ dịch chuyển Compton chỉ phụ thuộc vào góc tán xạ θ
Bước sóng compton

Bước sóng Compton () là bước sóng của photon tới mà sau khi tán xạ năng lượng của photon tán
xạ và động năng electron bằng nhau và góc giữa hai phương chuyển động của chúng bằng .
==

Mối liên hệ giữa góc tán xạ θ và góc ϕ
Xác định hướng bay của electron
Theo định luật bảo toàn động lượng:
 Lậ p tỉlệ


Tán xạ Compton chính là thủ phạm gây ra cái gợi là xung điện từ trong các vụ nở nhiệt hạch trên
cao khí quyển.

Tán xạ Compton là minh chứng hùng hồn chứng tở sự tồn tại của các photon.
Từ đó khẳng định ánh sáng còn mang bản chất hạt (ngoài bản chất sóng).

Kết luận từ hiệu ứng Compton
Ứng dụng của hiệu ứng compton

Kính thiên văn tia gamma Compton sử dụng hiệu ứng tán xạ
Compton để phát hiện và vạch ra các tia gamma năng lượng cao.

Những bức ảnh do Compton chụp được cung cấp cho con người cái
nhìn về sự bùng nổ các tia gamma trong vũ trụ.
Dựa vào đó, các nhà khoa học đã lập bản đồ phân bố mật độ năng
lượng của dải thiên hà.
So sánh giữa tán xạ ánh sáng
và tán xạ compton
Giống nhau: Đều là hiện tượng photon bị lệch phương khi gặp vật cản.
Khác nhau:
Tán xạ ánh sáng Tán xạ Compton
Lệch phương khi đi qua môi trường chiết
suất không đồng nhất
Lệch phương khi photon va chạm với
electron tự do
Năng lượng hạt photon sau tán xạ không
thay đổi.
Năng lượng hạt photon sau tán xạ giảm.
Phân biệt tán xạ compton
Và tán xạ compton ngược
Tán xạ Compton và tán xạ Compton ngược là hai hiệu ứng trái ngược nhau.
Tán xạ Compton Tán xạ Compton ngược
Photon có năng lượng cao (tia X) va chạm với
electron tự do truyền năng lượng cho electron,
giải phóng electron ra khỏi nguyên tử .
Photon có năng lượng thấp (bức xạ nhiệt) tới

va chạm với electron tương đối tính nhận năng
lượng từ electron trở thành photon năng lượng
cao (tia X).
Cả hai hiệu ứng photon sau tán xạ đều bị lệch phương truyền.
Công thức giải bài tập
hiệu ứng compton
Đại lượng Công thức
Độ dịch Compton
Bước sóng Compton ==
Mối liên hệ giữa θ và ϕ
Động năng của electron sau tán xạ =
Đại lượng Công thức
Độ dịch Compton
Bước sóng Compton
Mối liên hệ giữa θ và ϕ
Động năng của electron sau tán xạ
Một số dạng bài tập

Dạng I: Tìm bước sóng photon tới?

Dạng II: Tìm bước sóng photon sau tán xạ?

Dang III: Tìm góc tán xạ θ?

Dạng IV: Tìm động năng của electron sau tán xạ?

Dạng V: Tìm phương chuyển động của electron sau tán xạ?