CASSY Lab 2 - Institut für Experimentelle Kernphysik

Compton-Effekt (Grundlagen)
Historisch
CASSY Lab 2
Elektromagnetische Strahlung wird beim Durchgang durch Materie gestreut. Im Jahre 1921 beobachtete A.H. Compton,
dass bei der Streuung von Röntgenstrahlen an Materie neben der spektral unverschobenen Streustrahlung auch
eine streuwinkelabhängig spektral verschobene Komponente auftritt. Er deutete diesen Effekt im Teilchenbild als
Stoßvorgang zwischen dem Röntgenquant und einem Elektron der streuenden Materie unter Energie- und Impulserhaltung.
Die beobachtete Änderung der Wellenlänge hängt nur vom Streuwinkel ab, nicht vom Material des Streukörpers.
Aufgrund der verringerten Absorption im Streukörper bieten sich für Untersuchungen zum Comptoneffekt Materialien
mit kleiner Ordnungszahl an, beispielsweise Aluminium.
Herleitung der Comptonverschiebung
Der Compton Effekt kann als elastischer Stoß zwischen Photon und Elektron behandelt werden, wobei eine halbrelativistische
Rechnung notwendig ist, da die Energien oberhalb der Ruhemasse des Elektrons liegen.
Es gilt der Energiesatz
mit
und der Impulssatz in den Koordinatenrichtungen
Daraus ergibt sich dann
und mit
folgt
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