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Compton-Streuung

[n], inelastische Streuung von Photonen an freien Elektronen unter elektromagnetischer Wechselwirkung, allgemeiner auch die Streuung von Photonen an anderen geladenen Elementarteilchen (Abb.):

Compton-Streuung,

wobei die Summe der Teilchenimpulse vor dem Stoss gleich der Summe der Impulse nach dem Stoss ist:

Compton-Streuung

Die beobachtete Wellenlängenänderung der gestreuten Welle kommt durch den Energieverlust bzw. die Frequenzverringerung der Photonen beim Stoss zustande, die Wellenlänge nimmt entsprechend zu. Mit diesem Ansatz, der auf der korpuskularen Natur elektromagnetischer Strahlung aufbaut, konnte der 1922 entdeckte, im Rahmen der Wellentheorie des Lichtes unverständliche Compton-Effekt erklärt werden, der in der Streuung elektromagnetischer Strahlen (z.B. Röntgenstrahlen) an den Elektronen eines Atoms, die näherungsweise als frei betrachtet werden können, auftritt.

Die genaue theoretische Beschreibung mit Hilfe der Quantenelektrodynamik liefert den differentiellen Wirkungsquerschnitt und damit die Intensität der Streuwelle in Abhängigkeit vom Streuwinkel. Man erhält die Klein-Nishina-Formel

Compton-Streuung.

Bei der Compton-Streuung wurde durch den direkten Nachweis des einzelnen Streuakts auch erstmals die Gültigkeit des Energie- und Impulssatzes bei Elementarprozessen experimentell bestätigt (W. Bothe und H. Geiger, 1926).

Compton-Streuung

Compton-Streuung: Feynman-Graphen zur Compton-Streuung.

 

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