Razlika između Compton efekta i fotoelektričnog učinka

Compton efekt vs fotoelektrični učinak
 

Compton efekt i fotoelektrični efekt dva su vrlo važna učinka o kojima se raspravlja u dualnosti materije čestica vala. Objašnjenja Compton efekta i fotoelektričnog učinka doveli su do formiranja i potvrde dualnosti valovitih čestica materije. Ova dva učinka igraju vitalnu ulogu u područjima kao što su kvantna mehanika, atomska struktura, rešetkasta struktura, pa čak i nuklearna fizika. Za izvrsnost u takvim znanostima izuzetno je važno razumjeti ta područja. U ovom ćemo članku razgovarati o tome što su fotoelektrični efekt i Compton efekt, njihove definicije, sličnosti i na kraju razlike između Compton efekta i fotoelektričnog učinka.

Što je fotoelektrični učinak?

Fotoelektrični učinak je proces izbacivanja elektrona iz metala u slučaju upadnih elektromagnetskih zračenja. Fotoelektrični učinak prvi je pravilno opisao Albert Einstein. Valna teorija svjetlosti nije uspjela opisati većinu promatranja fotoelektričnog učinka. Postoji frekvencija praga za pojavne valove. To ukazuje da se, bez obzira koliko su elektroni magnetski valovi elektroni jaki, ne bi izbacili ako nema potrebnu frekvenciju. Vremensko kašnjenje između pojave svjetlosti i izbacivanja elektrona iznosi oko tisućinu vrijednosti izračunate iz valne teorije. Kada se proizvodi svjetlost koja prelazi prag frekvencije, broj emitiranih elektrona ovisi o intenzitetu svjetlosti. Maksimalna kinetička energija izbačenih elektrona ovisi o frekvenciji upadne svjetlosti. To je dovelo do zaključka fotonske teorije svjetlosti. To znači da se svjetlost ponaša kao čestica prilikom interakcije s materijom. Svjetlost dolazi kao mali paketi energije zvani fotoni. Energija fotona ovisi samo o frekvenciji fotona. Postoji nekoliko drugih izraza definiranih u fotoelektričnom učinku. Radna funkcija metala je energija koja odgovara pragu frekvencije. To se može dobiti pomoću formule E = h f, gdje je E energija fotona, h je Plankova konstanta, a f je frekvencija vala. Bilo koji sustav može apsorbirati ili emitirati samo određene količine energije. Promatranja su pokazala da bi elektron apsorbirao foton samo ako je energija fotona dovoljna da se elektron odvede u stabilno stanje.

Što je Compton efekt?

Comptonovo djelovanje ili Comptonovo raspršivanje je proces raspršivanja elektromagnetskog vala iz slobodnog elektrona. Proračun Compton Scatteringa pokazuje da se opažanja mogu objasniti samo korištenjem fotonske teorije svjetlosti. Najvažnija od tih opažanja bila je promjena valne duljine raspršenog fotona s kutom raspršenja. To se moglo objasniti samo tretiranjem elektromagnetskog vala kao čestice. Glavna jednadžba Comptonove raspršenosti je Δλ = λ_c(1-Cosθ), gdje je Δλ pomak valne duljine, λ_c je Comptonova valna duljina, a θ kut odstupanja. Maksimalni pomak valne duljine događa se na 180⁰.