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Photoeffekt & Comptoneffek
 
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Piotr
Gast





Beitrag Piotr Verfasst am: 16. Nov 2005 18:15    Titel: Photoeffekt & Comptoneffek Antworten mit Zitat

Hi,
ich hab ein paar Fragen bezüglich der beiden Effekte:

Warum brauche ich beim Comptoneffekt eine höhere Energie der Photonen als beim Photoeffekt?
Warum ist die Energie der Elektronen nach dem Stoß beim Photoeffekt größer als beim Comptoneffekt? (das sagt mein Phyiklehrer, gemäß meiner Rechnung stimmt das aber nicht, wenn man von typischen Wellenlängen der Photonen beim Photoeffekt von 500nm bzw. 60pm beim Comptoneffekt ausgeht)
Außerdem würde ich gern wissen, was sonst noch typische Unterschiede sind bei den beiden Effekten außer den Energien (bis jetzt weiß ich schon, dass man den Impulssatz nur beim Comptoneffekt braucht, ich meine eher physikalische Aspkete)

Vielen Dank
Gast






Beitrag Gast Verfasst am: 16. Nov 2005 19:21    Titel: Antworten mit Zitat

Ist es nicht umgekehrt?

Also beim Photoeffekt, wird doch noch Energie benötigt um das Elektron aus dem Stoff auszulösen.
Beim Compton-Effekt geht man doch von freien Elektronen aus.
Deshlab sollte die minimale Energie der Photonen beim Photoeffekt größer sein als beim Compton-Effekt.

Bei der energie nach dem Stoß sieht es ein bisschen anders aus.
Beim Photoeffekt wird die gesamte Energie des Photons auf das Elektron übertragen.
Das ist beim Compton-Effekt nicht der Fall, daher kann es schon sein, dass die Energie der Elektronen nach dem Stoß beim Photoeffekt größer ist, als beim Compton-Effekt.
Nämlich genau dann, wenn die Energie der Photonen nach dem Stoß beim Compton-Effekt, größer ist, als die Auslösearbeit des beim Photoeffekt verwendeten Materials.
golbi
Gast





Beitrag golbi Verfasst am: 18. Jan 2006 17:16    Titel: frage Antworten mit Zitat

ich hab auch ma ne frage zum compton-effekt..

ist der betrag des impulses des photons vor dem stoss gleich dem betrag des impulses nach dem stoss plus der betrag des impulses des elektrons?

gilt also:

p=p`+pe

das es vektoriell stimmt weiss ich, stimmt das dann auch mit den beträgen?
as_string
Moderator


Anmeldungsdatum: 09.12.2005
Beiträge: 5783
Wohnort: Heidelberg

Beitrag as_string Verfasst am: 18. Jan 2006 17:35    Titel: Re: frage Antworten mit Zitat

golbi hat Folgendes geschrieben:
p=p`+pe

das es vektoriell stimmt weiss ich, stimmt das dann auch mit den beträgen?


Das stimmt natürlich dann vektoriell. Das ist ja wie bei anderen Vektroren auch. Wenn Du mehrere Kräfte an einem Punkt ansetzt und die dann vektoriell addierst kommt ja (i. A.) auch nicht das selbe raus, wie wenn Du einfach die Beträge addieren würdest...
Allerdings muß auch noch die Energieerhaltung stimmen. Da kommt ja dann (alles klassisch jetzt mal, relativistisch müßte man noch etwas anders vorgehen...) v^2 vor, so dass hier dann nur der Betrag der Geschwindigkeit eingeht, aber eben quadratisch.

Gruß
Marco
dermarkus
Administrator


Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788

Beitrag dermarkus Verfasst am: 19. Jan 2006 00:37    Titel: Re: Photoeffekt & Comptoneffek Antworten mit Zitat

Hallo Piotr,

bei beiden Effekten trifft ein Photon auf ein Elektron, das im Atom gebunden ist.
Der Photoeffekt tritt auf, sobald das Photon genug Energie hat, das Elektron von Atom zu lösen. Das ist die Ionisierungsenergie, und entspricht beispielsweise für ein Wasserstoffatom im Grundzustand (wo das Photon vergleichsweise sehr fest gebunden ist) einer Wellenlänge von rund 100 nm.

Beim Comptoneffekt trifft ein Photon mit so hoher Energie auf das im Atom gebundene Elektron, dass die Bindungsenergie des Elektrons dagegen vernachlässigbar klein ist.
Er wird daher beschrieben als Stoß eines Photons mit einem freien Elektron, bei dem ähnlich wie bei Billiardkugeln Energie- und Impulserhaltungssatz erfüllt sein müssen.
Die Photonen beim Comptoneffekt haben also eine um Größenordnungen größere Energie als beim Photoeffekt, typisch sind Gammastrahlen, das entspricht grob Wellenlängen kleiner als 1 nm.
--------
@Gast (7:21 pm): Nein, es ist nicht umgekehrt.
Die Elektronen werden beim Comptoneffekt deshalb als freie Elektronen beschrieben, weil bei diesen "Riesenenergien" das Atom auch nicht ansatzweise die Chance hat, das Elektron festzuhalten.
---------
Die Energie der Elektronen nach dem Stoß beim Comptoneffekt ist typischerweise um mehrere Größenordnungen größer als beim Photoeffekt. Das Ergebnis deiner Rechnung und die typischen Wellenlängen der Photonen bei den beiden Effekten kann ich bestätigen.

Ein sonstiger Unterschied besteht vielleicht in der Anwendung: Bei der Beobachtung der von Gammastrahlen in einem Detektor hinterlassenen Spuren sieht man sowohl die Wirkung des Photoeffektes (der Photo-Peak bei kleiner Energie) als auch die Wirkung des Comptoneffektes über einen Energiebereich, der sich bis hin zu viel größeren Energien zeigt. (Ein dritter Effekt ist hierbei übrigens die Bildung von Elektron-Positron-Paaren)

Alleine der Photoeffekt, vor allem der innere Photoeffekt (in Halbleitern, wenn Elektronen durch Lichteinfall so von ihren Atomen getrennt werden, dass sie innerhalb des Halbleiters beweglich sind und Strom fließt), wird genutzt, um z.B. mit Photodioden sichtbares Licht nachzuweisen.

Gruß, dermarkus
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