Feladat: 3537. fizika feladat Korcsoport: 18- Nehézségi fok: nehéz
Megoldó(k):  Fejős Gergely 
Füzet: 2002/szeptember, 375 - 376. oldal  PDF  |  MathML 
Témakör(ök): Foton (mint elemi részecske), Relativisztikus energia, Relativisztikus impulzus, Feladat
Hivatkozás(ok):Feladatok: 2002/május: 3537. fizika feladat

A szöveg csak Firefox böngészőben jelenik meg helyesen. Használja a fenti PDF file-ra mutató link-et a letöltésre.

Jelöljük a szóródott foton frekvenciáját f'-vel, a meglökött elektron lendületét pe-vel, a szóródó foton és a beeső foton impulzusai által bezárt szöget pedig ϑ-val!
A beeső foton lendülete pf=hfc, a szóródó fotoné pedig p'f=hfc, ahol h a Planck-állandót, c pedig a fénysebességet jelöli. A meglökött elektron lendületének nagysága a lendületmegmaradás vektoriális egyenlete és a koszinusz-tétel segítségével adható meg: pe2=pf2+p'f2-2pfp'fcosϑ. A feladat feltétele szerint pe>pf, ami a fenti egyenletet felhasználva akkor teljesül, ha

2cosϑ<p'fpf.(1)

A relativisztikus energia- és lendületmegmaradás törvényéből megkapható a Compton-féle frekvencia-eltolódási összefüggés:
mc2h(1f'-1f)=1-cosϑ,
vagy ugyanez a fotonok lendületével kifejezve:
mc(1p'f-1pf)=1-cosϑ.(2)
(m az elektron nyugalmi tömege.)
Fejezzük ki p'f-t a (2) egyenletből és helyettesítsük be az (1) egyenlőtlenségbe.
2cosϑ<mcmc+2pf(1-cosϑ).
A fenti egyenlőtlenség jobb oldalán 1-nél kisebb szám áll, cosϑ tehát 1/2-nél kisebb kell legyen, azaz ϑ>60.
Fejős Gergely (Budapest, ELTE Radnóti M. Gyak. Gimn., 11. o.t.)