Examkin

Soru

Zorluk: OrtaCompton Saçılması

Laboratuvarda gerçekleştirilen bir Compton saçılması deneyinde, durgun bir serbest elektron ile etkileşen X-ışını fotonunun saçılma süreci incelenmektedir. Gelen fotonun çizgisel momentumu p⃗g\vec{p}_g, saçılan fotonun çizgisel momentumu p⃗s\vec{p}_s ve saçılan elektronun çizgisel momentumu p⃗e\vec{p}_e olarak modellenmiştir.

Buna göre, bu etkileşim sürecinde gerçekleşen korunum yasaları ve fiziksel nicelikler ile ilgili;

I. p⃗g=p⃗s+p⃗e\vec{p}_g = \vec{p}_s + \vec{p}_e
II. pg=ps+pep_g = p_s + p_e
III. Gelen fotonun sürati, saçılan fotonun süratinden büyüktür.

ifadelerinden hangileri doğrudur?

  1. Yalnız ICevap
  2. B
    Yalnız II
  3. C
    I ve II
  4. D
    I ve III
  5. E
    II ve III

Cevap

Yalnız I
Compton saçılması olayında momentum vektörel olarak korunur, bu yüzden birinci öncül doğrudur. Momentum vektörleri aynı doğrultuda olmadığı için skaler toplamları gelen fotonun momentum büyüklüğüne eşit olamaz, bu yüzden ikinci öncül yanlıştır. Fotonların boşluktaki hızı ortama bağlı olup ışık hızına eşittir; çarpışma sonucu fotonun sürati değişmez, bu yüzden üçüncü öncül de yanlıştır. Dolayısıyla sadece birinci öncül doğrudur.

Adım Adım Çözüm

1
Momentumun vektörel korunumunu analiz etme
p⃗g=p⃗s+p⃗e\vec{p}_g = \vec{p}_s + \vec{p}_e bağıntısı elde edilir.
Compton saçılması esnek bir çarpışma olup, sisteme dışarıdan net bir kuvvet etki etmediği için çizgisel momentum vektörel olarak korunur.
2
Momentum büyüklüklerinin skaler ilişkisini değerlendirme
pg<ps+pep_g < p_s + p_e olduğu görülür.
Saçılan foton ile saçılan elektronun momentum vektörleri aralarında açı oluşturacak şekilde farklı yönlerdedir. Vektör toplamı kuralına göre, aralarında açı bulunan iki vektörün büyüklükleri toplamı, bileşke vektörün büyüklüğünden her zaman daha büyüktür. Bu nedenle skaler eşitlik yazılamaz.
3
Fotonların süratlerini karşılaştırma
vg=vs=cv_g = v_s = c olduğu belirlenir.
Hem gelen foton hem de saçılan foton elektromanyetik dalgadır ve boşlukta ışık hızı (cc) ile yayılırlar. Etkileşimde fotonun enerjisi azalsa da hızı veya sürati değişmez.

Anahtar Kavram

Compton saçılmasında çizgisel momentumun vektörel korunumu ve foton hızının değişmezliği.
Bu soruyu puanla

Konular

Compton Saçılması

Bu konudan daha fazla soru