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Compton-Effekt Streuwinkel Elektron
 
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Holly Compton
Gast





Beitrag Holly Compton Verfasst am: 28. Apr 2014 17:35    Titel: Compton-Effekt Streuwinkel Elektron Antworten mit Zitat

Hallo, eine Frage zum Compton-Effekt:
Ist für das Elektron ein Streuwinkel größer als 90° bzgl. der Einfallsachse des Photons möglich?
Oder anders: Ist der Compton-Effekt mittels "Billiardkugeln" zu interpretieren, bei welchem einem das Elektron nach einem Beschuss mit einem Photon nicht entgegenkommen dürfte.
Oder wird das Photon vom Elektorn absorbiert und anschließend wieder emittiert? In diesem Fall wäre ein Streuwinkel für das Elektron größer als 90° möglich.
Vielen Dank für eure antworten schonmal im vorraus.
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 14061

Beitrag TomS Verfasst am: 28. Apr 2014 18:49    Titel: Antworten mit Zitat

Das kommt auf das Bezugssystem an.

Üblicherweise betrachtet man den Comptoneffekt im Ruhesystem des Elektrons. Demnach ergibt sich nur ein Streuwinkel für das Photon (als Winkel zwischen den Richtungsvektoren für ein- bzw. auskaufendes Photon); das Elektron ist vor dem Stoß in Ruhe und definiert überhaupt keine Richtung und damit auch keinen Streuwinkel.

http://de.wikipedia.org/wiki/Compton-Effekt

Kannst du eine entsprechende Zeichnung einstellen, damit klar wird, was du meinst?

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


Zuletzt bearbeitet von TomS am 28. Apr 2014 19:58, insgesamt einmal bearbeitet
Nobundo



Anmeldungsdatum: 12.03.2014
Beiträge: 168

Beitrag Nobundo Verfasst am: 28. Apr 2014 18:54    Titel: Antworten mit Zitat

Hi, zunächst mal hör nicht auf den geometrischephysik, der ist hier nur der ungeliebte Forentroll den man leider nicht loswird.
Der Comptoneffekt am ruhenden Elektron kann mit Hilfe von Energie und Impulserhaltung im Modell eines elastischen Stoßes ableiten. Für die Impulserhaltung wären auch größere Streuwinkel des Elektrons unproblematisch, aber ich vermute Energieerhaltung würde dann schief gehen.
D2



Anmeldungsdatum: 10.01.2012
Beiträge: 1723

Beitrag D2 Verfasst am: 28. Apr 2014 18:56    Titel: Antworten mit Zitat

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Zuletzt bearbeitet von D2 am 28. Apr 2014 20:33, insgesamt einmal bearbeitet
geometrischephysik



Anmeldungsdatum: 01.01.2014
Beiträge: 291

Beitrag geometrischephysik Verfasst am: 28. Apr 2014 18:58    Titel: Antworten mit Zitat

[jh8979: Quatsch gelöscht.] 

PS:Können Sie dafür sorgen, dass Bücherverbrennung (Löschung meiner Antworten auf alle wesentlichen offenen Fragen der Physikgeschichte) hier ein Ende nimmt ?

[jh8979: Gib doch bitte ein für alle mal Ruhe und lass Physik-Interessierte vernünftig diskutieren. Das hat nichts mit freier Meinungsäußerung zu tun. Dazu: http://xkcd.com/1357/ .. und hier wird jetzt auch keine Diskussion darüber weitergeführt. Entsprechende Beiträge (von allen) werde ich löschen.]
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 14061

Beitrag TomS Verfasst am: 28. Apr 2014 19:04    Titel: Antworten mit Zitat

D2 hat Folgendes geschrieben:
Versuchsaufbau
http://www.bilder-hochladen.tv/pic/Ycb394kp/

Das wissen wir. Es geht aber um einen Winkel, der in deiner Skizze ebenfalls fehlt.

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D2



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Beiträge: 1723

Beitrag D2 Verfasst am: 28. Apr 2014 19:10    Titel: Antworten mit Zitat

Ist das Ok?
http://books.google.de/books?id=GiutRszmtjkC&pg=PA199&lpg=PA199&dq=compton+effekt+bewegtes+elektron&source=bl&ots=40Fc-z4KIq&sig=2yplFU3S-Vf1A33XX8z41KEWxh4&hl=de&sa=X&ei=iqBeU_yRN8WJtQbqu4CoBA&ved=0CEEQ6AEwAw#v=onepage&q=compton%20effekt%20bewegtes%20elektron&f=false

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Zuletzt bearbeitet von D2 am 28. Apr 2014 20:43, insgesamt 3-mal bearbeitet
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 14061

Beitrag TomS Verfasst am: 28. Apr 2014 19:12    Titel: Antworten mit Zitat

D2 hat Folgendes geschrieben:
Seltsam, ich beobachte 360° Streuung.

Sag mal, was soll der Quatsch?

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D2



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Beitrag D2 Verfasst am: 28. Apr 2014 19:20    Titel: Antworten mit Zitat

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Zuletzt bearbeitet von D2 am 28. Apr 2014 21:32, insgesamt einmal bearbeitet
TomS
Moderator


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Beiträge: 14061

Beitrag TomS Verfasst am: 28. Apr 2014 19:52    Titel: Antworten mit Zitat

Dann lösch sie bitte.

Es geht um den Streuwinkel des Elektrons, der in keiner der bisherigen Zeichnungen enthalten ist (enthalten sein kann).

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Holly Compton
Gast





Beitrag Holly Compton Verfasst am: 29. Apr 2014 16:57    Titel: Antworten mit Zitat

hallo Toms.

danke schonmal für deine mühe, aber nochmal zur erklärung meiner frage:
als skizze würde ich die von wikipedia ganz oben rechts beim artikel zum compton effekt vorshclagen (ich kann hier leider keine URL's posten als Gast)

dort sieht man ja dass das elektorn nach oben hin wegestoßen wird (es nimmt ja schließlich auch Impuls des Photons auf) und das Photon nach unten. beide haben also einen Streuwinkel bzgl. der einfallsachse des Photons. ich habe mich nun gefragt, ob dieser winkel für das elektron auch größer als 90° werden kann?
jh8979
Moderator


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Beiträge: 8228

Beitrag jh8979 Verfasst am: 29. Apr 2014 17:06    Titel: Antworten mit Zitat

Wie Tom schon gesagt hat, ist die Antwort auf Deine Frage abhängig zum Bezugssystem. Im System, in welchem das Elektron zu beginn ruht gilt für den Winkel

D.h. hier ist es nicht mögliche, dass das Elektron in einem Winkel Größer als 90º gestreut wird.
Holly Compton
Gast





Beitrag Holly Compton Verfasst am: 29. Apr 2014 17:17    Titel: Antworten mit Zitat

okay thx jh8978, kannst du mir vll eine quelle für deine formel angeben, falls dort eine herleitung dieser existiert. weil in dieser form hab ich die formel noch nie im zshg mit dem compton-effekt gesehen und mich würde interessieren wo diese herkommt. zumal kann ich an dieser nciht erkennen, dass ein streuwinkel größer 90° grad in diesem bezugssystem ausgeschlossen ist.

ja wenn ich im bezugssystem elektron bin, sollte es für das elektron ja keinen streuwinkel geben, da ich ja in meinem system immer ruhe, wenn es das ist, was toms meinte.
angenommen ich bin in ienem bezugssystem eines beobachtes, in welchem sich sowohl elektron (von mir aus auch mit anfangsimpuls) und Photon bewegen. ist dann der streuwinkel von über 90° mgölcih (oder hab ihc grade einen denkfehler der meine frage dumm erscheinen lässt?^^)
mfg
jh8979
Moderator


Anmeldungsdatum: 10.07.2012
Beiträge: 8228

Beitrag jh8979 Verfasst am: 29. Apr 2014 17:25    Titel: Antworten mit Zitat

Holly Compton hat Folgendes geschrieben:
okay thx jh8978, kannst du mir vll eine quelle für deine formel angeben, falls dort eine herleitung dieser existiert. weil in dieser form hab ich die formel noch nie im zshg mit dem compton-effekt gesehen und mich würde interessieren wo diese herkommt. zumal kann ich an dieser nciht erkennen, dass ein streuwinkel größer 90° grad in diesem bezugssystem ausgeschlossen ist.

Das Herleiten der Formel ist einfache relativistische Kinematik. Weil ich aber zu faul dafür war hab ich sie hieraus übernommen:
https://www.physics.wisc.edu/undergrads/courses/spring2013/407/experiments/compton/compton.pdf
(dort steht aber keine Herleitung)

Wenn groesser als 90º ist, dann wäre der cot negativ. Auf der rechten Seite stehen aber nur positive Größen.
Zitat:

angenommen ich bin in ienem bezugssystem eines beobachtes, in welchem sich sowohl elektron (von mir aus auch mit anfangsimpuls) und Photon bewegen. ist dann der streuwinkel von über 90° mgölcih (oder hab ihc grade einen denkfehler der meine frage dumm erscheinen lässt?^^)
mfg

Ja das ist richtig. Z.B. in dem System, dass ich in Richtung des einfallenden Photons mit halber Lichtgeschwindigkeit bewegt wäre das möglich (generell in jedem, das sich mit beliebiger Geschwindigkeit in Richtung des einfallenden Photons bewegt).
D2



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Beiträge: 1723

Beitrag D2 Verfasst am: 29. Apr 2014 17:37    Titel: Re: Compton-Effekt Streuwinkel Elektron Antworten mit Zitat

Holly Compton hat Folgendes geschrieben:
Hallo, eine Frage zum Compton-Effekt:
Ist für das Elektron ein Streuwinkel größer als 90° bzgl. der Einfallsachse des Photons möglich?
Oder anders: Ist der Compton-Effekt mittels "Billardkugeln" zu interpretieren, bei welchem einem das Elektron nach einem Beschuss mit einem Photon nicht entgegenkommen dürfte
Im Prinzip kann man Photon als eine Billardkugel sehen die sich immer mit Geschwindigkeit c bewegt.
Wenn Alpha größer als 90° sein soll, verletzt du Impulserhaltungssatz, auch beim Billard
http://de.wikipedia.org/wiki/Billard rollt die angeschlagene, ruhende Kugel niemals in Richtung des Spielers.
PS.
Holly Compton hat Folgendes geschrieben:
ich bin in einem Bezugssystem eines Beobachters, in welchem sich sowohl Elektron (von mir aus auch mit Anfangsimpuls) und Photon bewegen. Ist dann der Streuwinkel von über 90° möglich?
Hier kann man aber nicht ausschließen(bitte prüfen!), dass Elektron zur Seite weggestoßen und wenn sein Impuls gegen Photonimpuls gerichtet wird,
dass der Winkel Alpha trotzdem größer als 90° sein wird.
Siehe inverser Compton Effekt



ComptonImp.jpg
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ComptonImp.jpg



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TomS
Moderator


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Beiträge: 14061

Beitrag TomS Verfasst am: 29. Apr 2014 19:37    Titel: Antworten mit Zitat

@ Holly Compton: damit sollte das klar sein, oder?
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Holly Compton
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Beitrag Holly Compton Verfasst am: 29. Apr 2014 20:31    Titel: Antworten mit Zitat

Ja habt mir schon sehr geholfen, danke euch.
hab leider immernoch nen problem damit, dass es vom bezugssystem abhängen sollte, welche streuwinkel für das elektron möglcih sind. ich meine, impuls- und energieerhaltung sollten ja nicht vom bezugssystem abhängen, oder?
könnte man nciht mittels eines experimtens eindeutig feststellen (also im bezugssystem außenstehender beobachhter), an welchen Winkeln man die Elektronen misst und ab welchem winkel man evtl. keine mehr misst?

dazu ergibt sich noch eine zweite frage, die ich auch am anfang schon erwähnte: ist der compton-effekt möglciherweise auch so zu sehen, dass das elektron das ankommende photon absorbiert und anschließend in eine beliebige richtung wieder "abschießt"?
nach den bisherigen antowrten scheint es ja doch eher das billiardmodell zu sein, was diesen effekt beschreibt.

Lg
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 14061

Beitrag TomS Verfasst am: 29. Apr 2014 23:15    Titel: Antworten mit Zitat

Die kannst (bzw. musst) den Comptoneffekt im Rahmen der QED tatsächlich anders auffassen. An den erlaubten Streuwinkeln ändert sich dadurch jedoch nichts; die Kinematik bleibt weiterhin gültig.

Was wir mit der Bezugssystemabhängigkeit meinen ist folgendes: stell dir vor, du betrachtest den Streuprozess nicht im Ruhesystem des Elektrons, sondern in einem Bezugssystem, in dem das Elektron dem Photon entgegenkommt. Damit wird sich die Kinematik ändern und damit auch der erlaubte Winkelbereich.

Einen Zusammenhang zwischen den beiden Streuwinkeln findest du hier: http://physics.indiana.edu/~shylee/p672/EM_scattering_1.pdf

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D2



Anmeldungsdatum: 10.01.2012
Beiträge: 1723

Beitrag D2 Verfasst am: 29. Apr 2014 23:44    Titel: Antworten mit Zitat

TomS hat Folgendes geschrieben:
.. stell dir vor, du betrachtest den Streuprozess nicht im Ruhesystem des Elektrons, sondern in einem Bezugssystem, in dem das Elektron dem Photon entgegenkommt. Damit wird sich die Kinematik ändern und damit auch der erlaubte Winkelbereich.
Gibt es so was überhaupt? Wir wissen doch, dass im Bezugssystem des Elektrons Photonen immer Lichtgeschwindigkeit haben. Ein Bezugsystem aus Sicht des Photons kann es meiner Meinung nicht geben. Aber vielleicht habe ich das vorgeschlagene Szenario nicht verstanden. Handelt es sich um ein Bezugsystem in dem Elektron und Photon aufeinander prallen, also die Geschwindigkeit des Elektrons nicht gleich Null ist?
Holly Compton hat Folgendes geschrieben:
zweite Frage, die ich auch am Anfang schon erwähnte: ist der Compton-Effekt möglicherweise auch so zu sehen, dass das Elektron das ankommende Photon absorbiert und anschließend in eine beliebige Richtung wieder "abschießt"?
Meines Wissens nach, können freie Elektronen Photonen nicht absorbieren, aber vielleicht sagt TomS etwas dazu?
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Zuletzt bearbeitet von D2 am 30. Apr 2014 00:03, insgesamt einmal bearbeitet
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 14061

Beitrag TomS Verfasst am: 29. Apr 2014 23:49    Titel: Antworten mit Zitat

Ich meine nur, dass man statt des Ruhesystems des Elektrons




eine Bezugssystem mit




betrachten kann.



Und in der QED erhält man folgende Feynmandiagramme:

http://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_electrodynamics#Feynman_diagrams

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