Quantenphysik

Quantenobjekt Photon

COMPTON-Effekt (qualitativ)

  • Wie überträgt Licht seine Energie?
  • Was sind eigentlich Photonen?
  • Licht – auch nicht mehr als Billardkugeln?
  • Können Teilchen aus Strahlung entstehen?

COMPTON-Effekt (qualitativ)

Abb. 1 Absorptionsvermögen von Kupfer in Abhängigkeit von der Wellenlänge der auftreffenden Strahlung

Dieses Experiment zum qualitativen Nachweis des COMPTON-Effekts nutzt die Eigenschaft von Kupfer, das (wie die meisten Metalle) RÖNTGEN-Strahlung um so schlechter absorbiert, je größer deren Frequenz bzw. je kleiner deren Wellenlänge ist. Im Diagramm in Abb. 1 ist dieses Verhalten graphisch dargestellt.

Aufbau und Durchführung

Abb. 2 Detailansicht von Blenden, Streukörper und Zählrohr

Man lässt den Röntgenstrahl einer Röntgenröhre auf einen Streukörper fallen und bestimmt in einem festen Winkel mit dem Zählrohr die Zählrate (Zahl der Impulse in einer festen Zeitspanne). Diesen Versuch führt man dreimal durch.

Ohne Kupferblech im Strahlengang (Zählrate Z0)

Mit Kupferblech im Strahlengang vor dem Streukörper (Zählrate Z1)

Mit Kupferblech im Strahlengang hinter dem Streukörper (Zählrate Z2)

Beobachtung

3 Aufbau, Durchführung und Beobachtungen des qualitativen Experiments zum Nachweis des COMPTON-Effekts

Auswertung

Aufgabe

Entnimm der Animation in Abb. 3 die Zählraten Z0, Z1 und Z2.

Erläutere, welche Folgerung man daraus unter Beachtung der Wellenlängenabhängigkeit des Absorptionskoeffizienten für die Wellenlänge der Strahlung vor und nach dem Streukörper machen kann.

Lösung

Z0 = 360 ; Z1 = 330 ; Z2 = 270

Da Z1 > Z2, wird die Strahlung bei Einschub des Blechs nach dem Streukörper stärker absorbiert als bei Einschub vor ihm, deshalb ist die Wellenlänge der Strahlung hinter dem Streukörper größer als vor dem Streukörper.

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