Diskussion:Compton-Effekt

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Inhaltsverzeichnis 1 Energieabgabe - warum nicht alles? 2 Ny oder f 3 Anwendungen? 4 Photonenvernichtung 5 Photonenmasse 6 Entfernung der Anwendung 7 Geschichte 8 Zur Einleitung 9 Fehler in Energieformel 10 Löschung des Feynman-Graphen heute Nachmittag 11 Streuwinkel des Elektrons 12 Herausstellen der quasi beliebigen Wellenlängenänderung 13 Abschnitte "Photonenmasse" und "Photonenimpuls" 14 Verwaistes Bild 15 Bild zum Impulsübertrag 16 Photonenmasse 17 Anwendungen

[Bearbeiten] Energieabgabe - warum nicht alles?

Ich habe gelernt, dass das Photon beim Photoelektrischen Effekt einen feststehenden Teil der Energie zur Ablösung des Photons vom Atom verwendet und die restliche Energie als kinetische Energie an das Elektron weitergibt, so dass das Photon komplett verschwindet. Beim Compton-Effekt scheint das Photon aber nur einen Teil seiner Energie an das Elektron abzugeben. Gibt's dafür einen Grund? -- unsigned 18:40, 2. Sep 2006 (CEST)

Beim Photoeffekt hast du eine Streuung mit gebundenen Elektronen - Compton Streuung ist aber an freien Elektronen. Das sind ganz unterschiedliche Prozesse. --A.McC. 22:48, 2. Sep 2006 (CEST)

Photoeffekt und Comptoneffekt sind zwei vollkommen unterschiedliche Wechselwirkungsprozesse: Beim Photoeffekt wird das Photon vollständig absorbiert. Wegen der Energie- und Impulserhaltung kann das allerdings nicht an freien Elektronen erfolgen. Der Comptoneffekt ist ein inelastischer Streuprozess, der sowohl an einem freien als auch an einem gebundenen Elektron stattfinden kann. (Wenn das Elektron gebunden ist, dann gelten die im Artikel angegbenen Formeln allerdings nicht mehr exakt.) Wenn du dir die Comptongleichungen ansiehst, dann kannst du dir ausrechnen, dass es einen maximalen Energieübertrag auf das Elektron gibt, wenn der Streuwinkel phi 180 Grad beträgt. Allerdings kann aufgrund Energie- und Impulserhaltung beim Compton-Effekt niemals die gesamte Energie übertragen werden. An gebundenen Elektronen können somit beide Prozesse stattfinden, nur eben mit unterschiedlicher Wahrscheinlichkeit, die vom Material und der Energie des einfallenden Photons abhängt. --acz 20:32, 3. Sep 2006 (CEST)

Wer sagt, dass das Photon nicht vollständig absorbiert wird? Die Feynman-Graphen für die Compton-Streuung zeigen folgendes Bild: Möglichkeit 1: Das Elektron absorbiert ein einfallendes Photon. Kurz danach strahlt es ein neues Photon ab. Möglichkeit 2: Das Elektron strahlt ein Photon ab. Danach absorbiert es das einfallende Photon. In beiden Fällen wird das einfallende Photon vollständig absorbiert. Die scheinbare teilweise Energieübertragung resultiert aus der Differenz der Energie von ausgestrahltem und absorbiertem Photon. --Prometeus 09:50, 28. Mär. 2007 (CEST)

[Bearbeiten] Ny oder f

Hallo, Was ich in diesem Beitrag vermisse ist die Erklärung für f in der Formel der Energie des Photons: h*f. Was ist f? Soll es Frequenz heißen, also (ny)? LG Claudia

f ist die Frequenz des Photons, ja, wobei gilt: (Frequenz ist Lichtgeschwindigkeit durch Wellenlänge). --rdb? 16:07, 26. Mai 2006 (CEST)

[Bearbeiten] Anwendungen?

Was ich an diesem Eintrag noch vermisse wäre eine Liste von Anwendungsgebieten des Compton-Effektes. Hat vielleicht jemand, der sich hier gut auskennt Zeit und Lust, das zu ergänzen?

Was ich an Deiner Frage vermisse, ist wenigstens das Datum - z.B. damit man eine Vorstellung hat, ob Du noch gespannt auf Antwort wartest oder die Frage längst vergessen hast.

Zur Sache: Anwendungen für praktische Zwecke (Technik, Medizin, ...) gibt es m.W. nicht. Sind auch schwer vorstellbar, denn man kann Comptonstreuung nicht isoliert veranstalten, ohne dass die Gammastrahlung zugleich mindestens auch Photoeffekt und u.U. noch Anderes macht. Aber eine Anwendung innerhalb der physikalischen Forschung gibt es, das Compton-Spektrometer für Gammastrahlung. Da werden das gestreue Photon und das Elektron in Koinzidenz (d.h. gleichzeitig) in zwei getrennten Detektoren gemessen. Das hilft z.B., das Spektrum einer Gammastrahlung aus einer bestimmten Richtung auch bei starkem Strahlungs"untergrund" aus andern Richtungen zu bestimmen. UvM 19:38, 27. Mai 2006 (CEST)

[Bearbeiten] Photonenvernichtung

neben dem Bild steht

"das anfänglich absorbierte Photon wird also vernichtet"; sollte das entstehende Photon dann nicht einen anderen Namen haben (z.B γ') --Manuels 22:10, 12. Jul 2005 (CEST)

Stimmt, das sollte man schon tun, da sich die Wellenlänge verändert hat, also kein Photon mit den selben Eigenschaften emittiert wird. Insbesondere würde es dann zur Herleitung passen, in der ich die Striche gemacht hatte. --A.McC. 00:08, 13. Jul 2005 (CEST)

Wäre u.U. schon sinnvoller ... allerdings beschriftet man Feynman-Graphen üblicherweise so ... das γ besagt nur, dass es sich um ein Photon handelt, nicht welche EIgenschaften dieses hat. Das es nicht dasselbe Photon ist, sieht man eigentlich schon daran, dass die Linie des einfallenden Photons am virtuellen Elektron endet und danach eine neue beginnt. Aber anschaulicher wäre es wohl mit Strich ... weiß jemand sicher, wie der Feynman-Graph richtig beschriftet sein muss, oder hat man da Freiheiten? Ich kann's dann evtl. abändern. Andere Meinungen? (Die CorelDraw-Datei hab ich noch) --Jkrieger 01:22, 13. Jul 2005 (CEST)

Dass es sich um ein Photon handelt erkennt man bereits an der Welle, da dies für Photonen nun mal so festgelegt ist. Hat mit der Beschriftung also eigentlich nichts zu tun. Es gibt keine Festlegung dafür, wie es zu beschriften ist - mal kommen Striche da hin, mal nicht. Man suche bei der Google Bildersuche nach "Feynman Diagram" um sich zu überzeugen. In diesem Fall wären die Striche imho sinnvoll. --A.McC. 13:23, 13. Jul 2005 (CEST)

Habs geändert. Gruß --Jkrieger 17:04, 13. Jul 2005 (CEST)

[Bearbeiten] Photonenmasse

Ich glaube ein Hinweis das es sich bei der im Artikel erwähnten "Photonenmasse" um die Relativistische Masse (also halt einfach die Energie) und nicht um die in den meisten Bereichen üblichere Ruhemasse (die in Gegensatz zur Relativistischen Masse eine Teilcheneigenschaft ist) handelt wäre sehr sinnvoll. Der fehlende Hinweis hat grade erst in einem von mir besuchten Forum für Verwirrung gesorgt das man die Photonenmasse mit der gravitativen Rotverschiebung experimentell nachweisen kann halte ich für extrem schwammig. Wenn mans mit der Lichtablenkung versucht klappt es nämlich nicht (Faktor 2 fehlt). Beides sind Effekte der Allgemeinen Relativitätstheorie und das die Newtonsche Betrachtung mit m = E/c² einmal ein richtiges Ergebnis (selbst da evtl. sogar nur in einer Näherung aber da bin ich mir grad nicht sicher) und einmal ein falsches Ergebnis liefert halte ich eher für Zufall als für einen experimentellen Beweis der Photonenmasse.

Photonen haben eine träge und keine schwere Masse; von relativistischer Masse kann daher keine Rede sein, denn die ist ebenfalls Null.--A.McC. 17:14, 26. Okt 2005 (CEST)

Photonen unterliegen der Schwerkraft (wie hießen die Autoren des Experiments gleich noch? Pound und Rebka?). Also haben sie schwere ebenso gut wie träge Masse. UvM 19:46, 27. Mai 2006 (CEST)

[Bearbeiten] Entfernung der Anwendung

Ich habe folgenden Abschnitt wieder entfernt:

Der Compon-Effekt findet z.B. Anwendung im Bereich von Rontgentechnik. Mit sog. Backscatter-Röntgen-Geräte können bekleidete Personen gescannt werden. Das Bild zeigt die Person ohne Kleidung und zeigt auf, was die Person darunter verbirgt (z.B. Waffen, Drogen, Sprengstoff). http://www.epic.org/privacy/airtravel/backscatter/default.html

Ich denke das gehört nicht wirklich hierher ... der Compton-Effekt findet zwar dabei seine Anwendung, weil Röntgenstrahlen AUCH durch diesen im Körper absorbiert werden, aber ich denke das Beispiel illustriert nicht den Effekt und ist auch keine direkte Anwendung ... was mein Ihr? Würde villeicht besser zum Artikel Röntgenstrahlen passen ... --Jkrieger 12:42, 17. Jun 2005 (CEST)

Ich denke ein Abschnitt zu (möglichen) Anwendungen ist durchaus sinnvoll, gerade bei den eher etwas "abgehobeneren" Ergebnissen der Physik, wobei der Compton-Effekt nicht "abgehoben" ist. Das gewählte und wieder entfernte Beispiel halte ich allerdings auch für wenig passend. Weiß jemand ein besser passendes Beispiel? 132.180.194.70 16:14, 17. Jun 2005 (CEST)

Eine Anwendung: Compton-Teleskop COMTEL Es werden 2 Detektoren benutzt. Der erste Detektor misst E-E' durch Messung der Comptonelektron Energie. Der zweite Detektor misst die Restenergie E' des gestreuten Photons. Somit erhält man durch beide Detektoren die Gesamtenergie E der einfallenden Strahlung. Mit Hilfe der Gleichung lässt sich der Streuwinkel φ bestimmen. Da bei Detektor 1 die Richtung des einfallenden Quants nicht gemessen wurde, erhält man einen Richtungskegel mit Öffnungswinkel φ. Durch Registrieren von mehreren Ereignissen kann man die Richtung aus der die Strahlung kam ermitteln, indem man den gemeinsamen Schnittpunkt der Kegel bildet. Kennt sich da vieleicht jemand genauer aus? Ah,ja weitere Anwendungen(die hab ich aber nicht verstanden):Laser-Kühlung,Trennung von Isotopen Grüße --MihaelK 19:59, 13. Nov 2005 (CET)

Im Moment (01:28, 17. Dez. 2005 (CET)) steht bei Anwendungen "Der Compton-Effekt wird verwendet, um den Gitterabstand unbekannter Kristalle mit Hilfe einer genau bekannten Lichtfrequenz zu bestimmen, oder umgekehrt, um mit Hilfe eines bekannten Kristalls die Frequenz einlaufender e/m-Wellen festzustellen." Meines Erachtens liegt hier eine Verwechslung mit Kristallstrukturanalyse/Röntgenbeugung vor. Jemand gleicher/anderer Meinung? Auch ist der Compton-Effekt eine Entdeckung und keine Erfindung. Evtl. sollte man lieber den Abschnitt "Anwendungen" weglassen, als krampfhaft etwas evtl. falsches/irreführendes anzuhängen. Beispielsweise ließe sich der Nukleare elektromagnetische Impuls (NEMP) einer Kernwaffenexplosion zu einer Anwendung des Compton-Effektes (im Sinne von ggf. willkommenem Nebeneffekt) machen.mfg --Space-Marine 01:44, 17. Dez 2005 (CET)

Mir fällt momentan auch nichts ein, wie man den Compton-Effekt zur Gitterabstandsbestimmung benutzen kann. Grüße Christian

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[Bearbeiten] Geschichte

Warum Planck-Welt und nicht Planck-Einheiten? Planck-Welt wird somit zu einem neuen Dummy, davon hat es schon zu viele bei Wikipedia. Ist das wirklich nötig? Mit einer klugen Satzumstellung kann man auch Planck-Einheiten ohne unnötige Dummy benützen. Ich werde mich bald zum Dummykiller unbenennen lassen falls aus Bequemlichkeit dies zur Mode wird. --Swert 13:46, 9. Aug 2005 (CEST)

Weil mit dem Begriff der Planck-Welt der Zustand des Universums im Alter der Planck-Zeit gemeint ist und kein Synonym der Planck-Einheiten.--A.McC. 21:40, 23. Aug 2005 (CEST)

[Bearbeiten] Zur Einleitung

Ich denke, die Änderung vom 18. Dezember in der Einleitung kann schnell zu einer Verwirrung führen. In der QED werden sowohl die Compton- als auch die Thomsonstreuung als elastische Streuvorgänge behandelt - genauer: die Thomsonstreuung ist Geradeausstreuung, also Comptonstreuung mit einem Winkel von 0 Grad. Die Begriffsgebung von elastisch bzw. inelastisch ergibt sich nun aus der Betrachung des Photons (ohne Berücksichtigung des Elektrons): entweder ändert es seine Energie (Compton) oder nicht (Thomson). Ich vermute, die Bezeichung ist also historischer Natur und hat mit der Betrachtung aus der QED nichts zu tun.

Da ich die vorherige Version (8. Dez und davor) so verstehe, dass diese Nuance enthalten ist, habe ich den Beitrag vom 18. wieder revertiert. Ich hoffe, dass ist ok so.

Jan

15:22, 4. Jan 2006 (CET)

[Bearbeiten] Fehler in Energieformel

Es handelt sich hierbei zwar nur um eine Kleinigkeit, allerdings möchte ich darauf hinwiesen, dass die Energieformel für das Photon nach dem Zusammenprall falsch ist, da der Index der Ruhemasse des Photons m0e verwendet werden müsste und nicht der Index der bewegten Masse des Elektrons: mo.

Mit freundlichen Grüßen, Renato Cartesio

[Bearbeiten] Löschung des Feynman-Graphen heute Nachmittag

Hallo zusammen, heute Nachmittag hat eine IP den Abschnitt zum feynman-Graphen gelöscht, unter Verweis auf folgendes Buch: griffiths "introduction to elementary particles"

Die komplette Begründung für die Löschung: gelöscht, es handelt sich um streuung, neues virtuelles teilchen physikalisch nicht möglich

Nun bin ich kein Crack auf dem gebiet der Teilchenphysik, habe aber in diversen Vorlesungsskripten im Internet gestöbert und eigentlich überall diesen Graphen gefunden. Die Begründung, dass es kein virtuelles Teilchen geben kann, da es sich um eine Streuung handelt, finde ich etwas seltsam, denn wie soll diese "Existenz" (soweit man davon überhaupt sprechen kann) eines virtuellen teilchens zu einer Streuung im Wiederspruch stehen?

Naja, langer Rede kurzer Sinn: Könnte mich mal jemand aufklären, also wiederlegen oder bestätigen (gerne auch mit Scan aus Literatur an jan@jkrieger.de)? Ich hab leider gerade kein Lehrbuch über Teilchenphysik da ... Hier ist der gelöscht Text, damit wir ihn wieder aufnehmen können, falls die Löschung unberechtigt war:

==Compton-Effekt als Feynman-Graph== [[Bild:Compton feyn.png|thumb|right|Feynman-Graph des Compton-Effektes]] Nebenstehende Abbildung zeigt den [[Feynman-Graph]]en des Compton-Effektes. Die Zeit ist von links nach rechts aufgetragen. Man sieht, dass sich nach dem Zusammentreffen von Elektron und Photon ein virtuelles Teilchen bildet, welches nach einiger Zeit ein ''neues'' Photon mit größerer Wellenlänge emittiert; das anfänglich absorbierte Photon wird also vernichtet. <br style="clear:both;" />

Schönen Abend, --Jkrieger 20:56, 27. Jan 2006 (CET)

PS: Nachtrag, ein paar Links:

• http://wwwhephy.oeaw.ac.at/p3w/halbleiter/VOSkriptum/VO-2-Wechselwirkungen.pdf
• http://www.didaktik.physik.uni-erlangen.de/grundl_d_tph/sm_ww/sm_ww_elm3.html
• http://b-praktikum.physik.rwth-aachen.de/Versuche/Versuch02/versuch02.pdf

--Jkrieger 21:00, 27. Jan 2006 (CET)

Hiho Jan Krieger,

aus der Sicht der QED (und u.a. werden dort Feynmangraphen ja zur Verbildlichung oder auch einfach nur zur Rechenanleitung der Streuamplituden benutzt) ist das Teilchen im Zwischenzustand (also das Elektron) kein reeles Teilchen; es ist also virtuell, denn es gilt für seinen Viererimpuls q: , wobei m hier seine Ruhemasse sei. Das sieht man auch sofort, wenn man bedenkt, dass Energie-Impuls-Erhaltung für drei Teilchen an einem Vertex nicht möglich ist.

Ich habe nur eine schwache Vermutung, was den anonymen Schreiber veranlasste, den Beitrag zu löschen, da mir das angegebene Buch auch nicht zur Verfügung steht. Allerdings steht die Betrachtung in der QED im Gegensatz zur nicht-kovarianten Störungstheorie der nicht-relativistischen Quantenmechnik, die Zeit- und Raumkoordinaten (und damit Energie und Dreier-Impuls) grundsätzlich unterschiedlich behandelt: Teilchen in Zwischenzuständen erfüllen Energie-Impuls-Bedingungen reeller Teilchen (also Viererimpulsquadrat auf der jeweiligen Massenschale), aber die Energie ist in den Zwischenzuständen trotz korrektem Dreier-Impuls dann nicht erhalten. Meist wird die QM am Anfang solcher Einführungen nochmal kurz wiederholt - evtl. daher die Literaturangabe.

Wenn man's genau machen möchte, sollte man allerdings bei der Abbildung zum Feynmangraphen die beiden, aus QED-Sicht ununterscheidbaren Beiträge auf Bornniveau zeigen (wie z.B. in Deinem Link aus dem Aachener Versuchsprotokoll).

Ein anderer Jan ;), 16:42, 07. Februar 2006 (CET)

Hallo Jans ;)

Ich denke, dass der Feynman-Graph eher auf eine rein teilchenphysikalische Eigenschhaft der Photon-Elektron-Streuung deutet. Die Übertragung klassischer Impulsübertragung auf die Quantenphysik kommt dabei zu kurz. Statt des Feynman-Graphen (der außerdem, wie es scheint, ungebundene e- darstellt) wäre eine Darstellung von delta-lambda über dem Streuwinkel anschaulicher. Desweiteren gibt es noch eine Naturkonstante λ_c = 2,424 * 10 ^{− 12}nm, die Compton-Wellenlänge bei einer Streuung von 90°.

--Abednegofx 19:14, 19. Jan. 2007 (CET) (noch ein Jan)

[Bearbeiten] Streuwinkel des Elektrons

Ich fände es noch interressant zu wissen unter welchem Winkel das Elektron dabei gestreut wird.

Wenn man von dem Bezugssystem wie in der Herleitung ausgeht, dann ist das aus der Zeichnung schnell ersichtlich - alle Vektoren der Impulse liegen in einer Ebene. Allerdings ist im Artikel mal von und mal von θ die Rede, die beide denselben Winkel meinen. Man sollte sicherlich aus formalen Gründen nur eine Bezeichnung wählen. Ich nenne den Winkel zwischen einfallenden Photon und gestreutem Elektron einfach mal α. Dann ergeben sich die folgenden Zusammenhänge:

und

Daraus kann man sich dann leicht weitere Zusammenhänge herleiten, solange man dabei auf Division durch Null usw. achtet, was ja bei transzendenten Funktionen gerne übersehen wird (also z.B. tanα).

Jan, 09. Februar 2006, 17:48h (CET)

[Bearbeiten] Herausstellen der quasi beliebigen Wellenlängenänderung

Hallo! Obwohl es eigentlich verständlich ist, könnte man vielleicht herausstellen, dass beim Compton-Effekt trotz einer Wechselwirkung mit Materie (dem Elektron) eine (natürlich von der heruasgearbeiteten Formel für Delta-Lambda, und dem Ablenkungswinkel abhängigen) beliebige Wellenlängenänderung möglich ist. Besonders nützlich sein kann dies für Schüler (wie mich in der 13.Klasse), die aus dem systematischen Aufbau ihres Wissens über Bohr und der quantenhaften Emission von Photonen immer wieder die von den Bahnübergängen bestimmten Quanteneigenschaften der Photonen "eingetrichtert" bekommen und sonst auch nur die "Alles oder nichts" - Version über Wechselwirkung von Photonen mit Materie (also nur dann, wenn die Photonenenergie (Wirkungsquantum * Wellenlänge) dem Emissions- bzw. Absorptionsspektrum und damit zusammenhängend einem bestimmten Bahnübergang beim Bohrschen Atommodell) kennen.

Viele Grüße, -- MABerlioz 21:32, 22. Apr 2006 (CEST)

[Bearbeiten] Abschnitte "Photonenmasse" und "Photonenimpuls"

Was bitte haben diese beiden Abschnitte mit dem Comptoneffekt zu tun? Gruß UvM 12:46, 20. Mai 2006 (CEST)

--

Hallo! Da der Compton-Effekt ein Nachweis für die Teilcheneigenschaften des Lichts ist (also Masse & Impuls des Lichts) ist es meiner Ansicht für die Herleitung wichtig und für's Nachvollziehen nützlich, diese Abschnitte aufzuführen, da diese Eigenschaften kurz danach auch verwendet werden.

MABerlioz 17:08, 9. Jun 2006 (CEST)

[Bearbeiten] Verwaistes Bild

Bei den verwaisten Bildern gefunden, falls noch benötigt. --Gruß Crux 01:48, 24. Jun 2006 (CEST)

[Bearbeiten] Bild zum Impulsübertrag

Schöner wäre es, wenn man das einfallende Photon mit blauer Farbe darstellen würde und das gestreute mit roter. Auch wenn im dem entsprechenden Frequenzbereich, in dem Comptonstreuung stattfindet Farben keinen Sinn mehr machen.

[Bearbeiten] Photonenmasse

Laut der Relativitätstheorie müssen Photonen eine Masse haben, da das die "Berechtigung" für die Existenz im Universum ist. Bei normalen Körpern strebt die Masse gegen unendlich, wenn die Lichtgeschwindigkeit erreicht wird. Bei Photonen ist diese Masse verschwindend gering, aber dennoch vorhanden. Photonen, die langsamer als die spezifische Lichtgeschwindigkeit sind, können demnach nicht existieren. Einen Nachweis für die Masse von Photonen kann man in den "schwarzten Löchern" sehen, da sie Licht durch Gravitation anziehen. IwanB 7.11.2006; 23:01h

[Bearbeiten] Anwendungen

Terahertzwellen sind fernes IR bis Sub-mm-Wellen, nicht Röntgen. Bitte mal jemand, der den Arbeitsbereich dieser Apparate kennt, nachsehen (ich vermute, man benutzt beides, aber unabhängig voneinander und THz erst seit kurzem). --Ralf Muschall 19:53, 3. Dez. 2006 (CET)