by 
Ένα φωτόνιο μήκους κύματος λ=1,2∙10-3nm, προσπίπτει σε ακίνητο ηλεκτρόνιο.
i) Να υπολογιστεί η ενέργεια του φωτονίου (σε eV).
ii) Να βρεθεί το μέγιστο δυνατό μήκος κύματος του σκεδαζόμενου φωτονίου.
iii) Να υπολογισθεί η μέγιστη κινητική ενέργεια και η αντίστοιχη ορμή του ηλεκτρονίου, μετά την αλληλεπίδραση.
Μια σφαίρα Α μάζας m1=0,1kg κινείται σε λείο οριζόντιο επίπεδο, με ταχύτητα υ1=6ms και συγκρούεται κεντρικά και ελαστικά με δεύτερη σφαίρα Β μάζας m2=0,2kg η οποία είναι ακίνητη.
iv) Να υπολογιστεί η κινητική ενέργεια της σφαίρας Β, μετά την κρούση. Η απάντηση να δοθεί σε J και σε eV. Ποιο είναι πιο βολικό αποτέλεσμα;
v) Αν το αρχικό φωτόνιο αλληλεπιδράσει όχι με ένα ελεύθερο ηλεκτρόνιο, αλλά με ένα ακίνητο ελεύθερο πρωτόνιο, τι πρόβλεψη κάνετε για την κινητική ενέργεια και την ορμή που θα αποκτήσει, συγκρίνοντας τις τιμές με αυτές του ερωτήματος iii) για το ηλεκτρόνιο; Η απάντηση να δοθεί χωρίς να προβείτε σε ακριβείς υπολογισμούς.
Δίνεται hc=1200eV∙nm, λc=h/mec=2,4∙10-3nm, c=3∙108m/s και qe=-1,6∙10-19C.
Καλημέρα Διονύση. Χρόνια πολλά! Εξαιρετική. Δεν είναι απλή ανάρτηση. Είναι πρόταση διδασκαλίας. Τα σχόλια λύνουν απορίες, όχι μόνο μαθητών.
Οι μαθητές πρέπει να κατανοήσουν ότι η ενέργεια του φωτονίου ακτίνων Χ είναι τόσο μεγάλη, που στην αλληλεπίδραση με το ηλεκτρόνιο αγνοείται η δέσμευση του ηλεκτρονίου. Θεωρείται δηλαδή εντελώς ελεύθερο. Αρκεί η ενέργεια του φωτονίου να είναι πολύ μεγαλύτερη από την ενέργεια δέσμευσης του ηλεκτρονίου. Οι ακτίνες Χ στα εργαστήρια έχουν ενέργεια από 50-200keV. Οι ενέργειες δέσμευσης ηλεκτρονίων στη στιβάδα Κ, για τον C είναι 0,28eV και το Al 1,5keV. Να μην πούμε για τις εξωτερικές στιβάδες που είναι μερικά eV…
Το φαινόμενο Compton εμφανίζεται όχι μόνο σε μέταλλα αλλά σε όλα τα υλικά. Καταλαβαίνουμε γιατί.
Η σύγκριση με το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο, δεν είναι εύκολη, γιατί πέρα από την ενέργεια παίζει ρόλο και ο Ζ. Αλλά στις χαμηλές ενέργειες, που κάνουμε στην ύλη (ορατό, υπεριώδες) μπορούμε να τους πούμε ότι τα φωτόνια δεν έχουν αρκετή ενέργεια για να προκαλέσουν φαινόμενο Compton.
Καλό απόγευμα Ανδρέα και σε ευχαριστω για το σχολιασμό, αλλά και τον εμπλουτισμό με πρόσθετες πληροφορίες.
Καλό Πάσχα!