אפקט קומפטון לעומת אפקט פוטו-אלקטרי
אפקט קומפטון והאפקט הפוטואלקטרי הם שתי השפעות חשובות מאוד שנדונו תחת דואליות חלקיקי הגל של החומר. ההסברים של אפקט קומפטון והאפקט הפוטואלקטרי הובילו להיווצרות ואישור של דואליות חלקיקי גל של החומר. שתי ההשפעות הללו ממלאות תפקיד חיוני בתחומים כמו מכניקת הקוונטים, מבנה אטומי, מבנה הסריג ואפילו פיזיקה גרעינית. חיוני להבנה נכונה בתחומים אלה כדי להצטיין במדעים כאלה. במאמר זה, אנו הולכים לדון מהו אפקט פוטואלקטרי ואפקט קומפטון, ההגדרות שלהם, קווי הדמיון ולבסוף ההבדלים בין אפקט קומפטון לאפקט פוטואלקטרי.
מהו אפקט פוטו-אלקטרי?
אפקט פוטואלקטרי הוא תהליך פליטת אלקטרון ממתכת במקרה של קרינה אלקטרומגנטית תקרית. האפקט הפוטואלקטרי תואר לראשונה על ידי אלברט איינשטיין. תורת הגלים של האור לא הצליחה לתאר את רוב התצפיות על האפקט הפוטואלקטרי. יש תדר סף לגלי האירוע. זה מצביע על כך שלא משנה כמה עוצמתיים הם הגלים האלקטרומגנטיים, אלקטרונים לא ייפלטו אלא אם יש להם את התדר הנדרש. עיכוב הזמן בין שכיחות האור לפליטת האלקטרונים הוא כאלף מהערך המחושב מתורת הגלים. כאשר מופק אור החורג מתדר הסף, מספר האלקטרונים הנפלטים תלוי בעוצמת האור. האנרגיה הקינטית המקסימלית של האלקטרונים הנפלטים תלויה בתדירות האור הנכנס. זה הוביל למסקנה של תורת הפוטונים של האור.המשמעות היא שהאור מתנהג כחלקיקים באינטראקציה עם החומר. האור מגיע כחבילות קטנות של אנרגיה הנקראות פוטונים. האנרגיה של הפוטון תלויה רק בתדירות הפוטון. ישנם עוד כמה מונחים המוגדרים באפקט הפוטואלקטרי. תפקיד העבודה של המתכת הוא האנרגיה המתאימה לתדר הסף. ניתן לקבל זאת באמצעות הנוסחה E=h f, כאשר E היא האנרגיה של הפוטון, h הוא קבוע הפלנק, ו-f הוא תדר הגל. כל מערכת יכולה לספוג או לפלוט רק כמויות ספציפיות של אנרגיה. התצפיות הראו שהאלקטרון יספוג את הפוטון רק אם האנרגיה של הפוטון מספיקה כדי לקחת את האלקטרון למצב יציב.
מהו אפקט קומפטון?
אפקט קומפטון או פיזור קומפטון הוא תהליך פיזור של גל אלקטרומגנטי מאלקטרון חופשי. החישוב של פיזור קומפטון מראה שניתן להסביר את התצפיות רק באמצעות תורת הפוטונים של האור.החשובה מבין התצפיות הללו הייתה השונות של אורך הגל של הפוטון המפוזר עם זווית הפיזור. ניתן להסביר זאת רק בהתייחסות לגל האלקטרומגנטי כאל חלקיק. המשוואה העיקרית של פיזור קומפטון היא Δλ=λc(1-Cosθ), כאשר Δλ הוא הסטת אורך הגל, λc הוא אורך הגל של קומפטון, ו- θ היא זווית הסטייה. הסטת אורך הגל המקסימלית מתרחשת ב-1800
מה ההבדל בין אפקט פוטואלקטרי לאפקט קומפטון?
• אפקט פוטו-אלקטרי מתרחש רק באלקטרונים קשורים, אבל פיזור הקומפטון מתרחש גם באלקטרונים קשורים וחופשיים; עם זאת, ניתן לצפות בו רק באלקטרונים חופשיים.
• באפקט הפוטואלקטרי, הפוטון הנכנס נצפה על ידי האלקטרון, אבל בפיזור קומפטון, רק חלק מהאנרגיה נספג, ושאר הפוטון מתפזר.
