EFECTO COMPTON: VERIFICACION DE LA PERDIDA DE LA ENERGIA DE LOS FOTONES DISPERSADO..

[pic 1]

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EXPERIENCIA 4

EFECTO COMPTON: VERIFICACION DE LA PERDIDA DE LA ENERGIA DE LOS FOTONES DISPERSADO.

UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE BOLIVAR

FACULTAD DE INGENIERIA

SEPTIEMBRE DEL 2014

RESUMEN

En el laboratorio de física cuántica, se llevo a cabo la experimentación a cerca de la verificación del efecto Compton, el presente trabajo está enfocado a la observación y verificación de este, en cual se pretende probar la pérdida de energía de los fotones dispersado en este fenómeno.

Se realiza la experimentación con un contador de centelleo con el cual se arroja la energía inicial al calibrar y la energía a los distintos ángulos (0-120°) con y sin dispersor.

Palabras claves: contador de centelleo, energía, ángulos, dispersor.

ABSTRACT

In the laboratory of quantum physics, was conducted experimentation about verification of Compton Effect, this paper is focused on the establishment and verification of this, in which it is intended to test the energy loss of the photos scattered in this phenomenon.

Experiments were performed with a scintillation counter with which the initial energy is thrown when calibrating and energy to various angles (0-120 °) with and without disperser.

Keywords: scintillation counter, energy, angles, disperser.

1. INTRODUCCION

La presentación de este informe va encaminado a la formación de competencias a cerca de la verificación del experimento de la asignatura de física cuántica.

 [1] el efecto Compton consiste en el aumento de la longitud de onda de un fotón cuando choca con un electrón libre y pierde parte de su energía. La frecuencia o la longitud de onda de la radiación dispersada dependen únicamente de la dirección de dispersión. El desplazamiento de la longitud de onda de los fotones no depende por tanto de la naturaleza del medio en el que se produce la dispersión, sino únicamente de la masa de la partícula que deflacta el fotón (generalmente electrones) y de la dirección de deflexión.

La idea de esta experimentación es la realización y verificación cuantitativa del efecto Compton utilizando radiación gamma.

1. MARCO TEÓRICO

Efecto compton, [2] fue estudiado por el físico Arthur Compton en 1923 quién pudo explicarlo utilizando la noción cuántica de la radiación electromagnética como cuantos de energía.  

Compton estudio experimentalmente la dispersión de rayos X por grafito, utilizando la disposición que se muestra en la figura.

[pic 2]

Cuando se analiza la radiación electromagnética que ha pasado por una región en la que hay electrones libres, se observa que además de la radiación incidente, hay otra de frecuencia menor. La frecuencia o la longitud de onda de la radiación dispersada dependen de la dirección de la dispersión.

[3]Sea  la longitud de onda de la radiación incidente, y ’  la longitud de onda de la radiación dispersada. Compton encontró que la diferencia entre ambas longitudes de onda estaba determinada únicamente por el ángulo  de dispersión, del siguiente modo:[pic 3][pic 4][pic 5]

[pic 6]

Donde  es una constante que vale [pic 7][pic 8]

Se explica el efecto Compton en términos de la interacción de la radiación electromagnética con electrones libres, que suponemos inicialmente en reposo en el sistema de referencia del observador.

[pic 9]

Figura. Colisión entre un fotón y un electrón en reposo.

La fórmula del efecto Compton se obtiene a partir del estudio de un choque elástico entre un fotón y un electrón inicialmente en reposo.

1. Principio de conservación del momento lineal

• Sea p el momento lineal del fotón incidente, [pic 10]
• Sea p' el momento lineal del fotón difundido, [pic 11]

• Sea pe es el momento lineal del electrón después del choque, se verificará que

[pic 12] – (1)[pic 13]

1. Principio de conservación de la energía

• La energía del fotón incidente es E=hf.
• La energía del fotón dispersado es E’=hf '.
• La energía cinética del electrón después del choque no la podemos escribir como mev2/2 ya que el electrón de retroceso alcanza velocidades cercanas a la de la luz, tenemos que reemplazarla por la fórmula relativista equivalente

[pic 14]

Donde me es la masa en reposo del electrón 9.1·10-31 kg

El principio de conservación de la energía se escribe

[pic 15](2)

Resolviendo el sistema de ecuaciones (1) y (2) llegamos a la siguiente expresión

[pic 16]

Teniendo en cuanta la relación entre frecuencia y longitud de onda se convierte en la expresión equivalente

[pic 17]

Hemos obtenido el valor de la constante de proporcionalidad lc a partir de las constantes fundamentales h, me y c.

1. DATOS EXPERIMENTALES

Al comenzar la experiencia de laboratorio se calibra la energía del contador de centelleos, para poder registrar la distribución energética de los fotones. Para eso se utilizo radiación gamma.

Para la obtener los datos del experimento se conecta la salida del contador de centelleo con la unidad MCA y la fuente de alimentación de alta tensión. Se puso la placa de experimentación del equipo del efecto Compton y el blindaje de plomo respectivo.

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