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Compton Effekt Impulsänderung
 
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Spätzly
Gast





Beitrag Spätzly Verfasst am: 23. Sep 2011 14:10    Titel: Compton Effekt Impulsänderung Antworten mit Zitat

Meine Frage:
Hallo,
ich habe eine Frage und zwar zum Comptonversuch. Dort überträgt ein Photon ja einen Teil seiner Energie und seines Impulses auf ein Elektron und wird dabei selbst abgelenkt. Der Impuls des Photons ändert sich also, dafür gibt es ja auch die Formel h/lambda. Die eigentliche Formel für den Impuls ist aber p=mv. Ändert sich bei dem Stoß nun die Masse oder die Geschwindigkeit des Photons?

Meine Ideen:
Meiner Meinung nach bleibt die Geschwindigkeit gleich, da es ja Lichtgeschwindigkeit ist. Aber warum sollte sich die Masse des Protons ändern?
Ich wäre für hilfreiche Antworten sehr dankbar.
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 17898

Beitrag TomS Verfasst am: 23. Sep 2011 17:34    Titel: Re: Compton Effekt Impulsänderung Antworten mit Zitat

Spätzly hat Folgendes geschrieben:
Meine Frage:
Hallo,
ich habe eine Frage und zwar zum Comptonversuch. Dort überträgt ein Photon ja einen Teil seiner Energie und seines Impulses auf ein Elektron und wird dabei selbst abgelenkt. Der Impuls des Photons ändert sich also, dafür gibt es ja auch die Formel h/lambda. Die eigentliche Formel für den Impuls ist aber p=mv. Ändert sich bei dem Stoß nun die Masse oder die Geschwindigkeit des Photons?

Meine Ideen:
Meiner Meinung nach bleibt die Geschwindigkeit gleich, da es ja Lichtgeschwindigkeit ist. Aber warum sollte sich die Masse des Protons (TomS: du meinst Photon, oder?) ändern?
Ich wäre für hilfreiche Antworten sehr dankbar.


Nun, es verhält sich so, dass in der Speziellen Relativitätstheorie die kinematischen Beziehungen zwischen Geschwindigkeit, Impuls und Energie
ggü. der Newtonschen Mechanik modifiziert werden.





Dabei ist m die Ruhemasse des Teilchens; manchmal verwendet man auch die Bezeichnung „relativistische“ oder „geschwindigkeitsabhängige Masse“



und schreibt dann für den Impuls



Das ist erstens irreführend, zweitens überflüssig und drittens hat sogar Einstein selbst was gegen die Einführung von M(v) gehabt. Also lässt man es besser.

Die obigen Gleichungen gelten logischerweise nur für Teilchen mit Ruhemasse ungleich Null. Das Photon hat aber die Ruhemasse Null. Hier gilt aber immer noch die allgemeine Beziehung



Diese Beziehung verifiziert man sofort für die beiden obigen Gleichungen. Im Falle der masselosen Photonen mit m=0 gilt



Im Falle des Elektrons ändern sich die Bewegungsrichtung sowie die Geschwindigkeit. Im Falle des Photons ändert sich weder Masse (Ruhemasse gleich Null!) noch Geschwindigkeit (Lichtgeschwindigkeit) sondern die Frequenz bzw. die Wellenlänge des Photons (und natürlich ebenfalls die Bewegungsrichtung).

Eine recht gute Herleitung findest du hier

http://en.wikipedia.org/wiki/Compton_scattering

_________________
Niels Bohr brainwashed a whole generation of theorists into thinking that the job (interpreting quantum theory) was done 50 years ago.
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