Dispersión de Compton de rayos X
La fórmula de Compton se publicó en 1923 en Physical Review. Compton explicó que el cambio de rayos X es causado por el impulso de fotones en forma de partículas . La fórmula de dispersión de Compton es la relación matemática entre el cambio en la longitud de onda y el ángulo de dispersión de los rayos X. En el caso de la dispersión de Compton, el fotón de frecuencia f choca con un electrón en reposo. Tras la colisión, el fotón rebota en el electrón, abandonando parte de su energía inicial (dada por la fórmula de Planck E = hf). Mientras el electrón gana impulso (masa x velocidad), el fotón no puede bajar su velocidad. Como resultado de la ley de conservación del momento, el fotón debe disminuir su impulso dado por:
Fuente: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu
Entonces, la disminución en el momento del fotón debe traducirse en una disminución en la frecuencia (aumento en la longitud de onda Δ λ = λ ‘- λ ). El desplazamiento de la longitud de onda aumentó con el ángulo de dispersión de acuerdo con la fórmula de Compton :
donde λ es la longitud de onda inicial del fotón λ ‘ es la longitud de onda después de la dispersión, h es la constante de Planck = 6.626 x 10 -34 Js, m e es la masa de electrones en reposo (0.511 MeV) c es la velocidad de la luz Θ es la dispersión ángulo. El cambio mínimo en la longitud de onda ( λ ′ – λ ) para el fotón ocurre cuando Θ = 0 ° (cos (Θ) = 1) y es al menos cero. El cambio máximo en la longitud de onda ( λ ′ – λ) para el fotón ocurre cuando Θ = 180 ° (cos (Θ) = – 1). En este caso, el fotón transfiere al electrón la mayor cantidad de impulso posible. El cambio máximo en la longitud de onda se puede derivar de la fórmula de Compton:
La cantidad h / m e c se conoce como la longitud de onda de Compton del electrón y es igual a 2,43 × 10 −12 m .
Interacción de rayos X con materia
Aunque se conoce una gran cantidad de posibles interacciones, existen tres mecanismos clave de interacción con la materia. La fuerza de estas interacciones depende de la energía de los rayos X y la composición elemental del material, pero no mucho de las propiedades químicas, ya que la energía del fotón de rayos X es mucho mayor que las energías de unión química. La absorción fotoeléctrica domina a bajas energías de rayos X, mientras que la dispersión de Compton domina a energías más altas.
- Absorción fotoeléctrica
- Dispersión de Compton
- la dispersión de Rayleigh
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