Välkommen till Resurscentrums frågelåda!

 

Vill du ha ett snabbt svar - sök i databasen: Anpassad Google-sökning
(tips för sökningen).
Använd diskussionsforum om du vill diskutera något.
Senaste frågorna. Veckans fråga.

3 frågor/svar hittade

Kraft-Rörelse [13113]

Fråga:
Hej! Jag vill räkna ut hur stor fart en stillaståede elektron får,om en inkommande foton med våglängden 434 nm absorberas av elektronen. Om jag räknar med rörelsemängslagen får jag ett värde(1,7km/s), men räknar jag med energilagen får jag ett annat och mindre värde (1,0 Km/s). Varför blir deom inte lika?
/Oskar G, Fredrika, Haninge

Svar:
Mycket intressant fråga Oskar! Vad du i själva verket upptäckt är att det du beskriver är en omöjlig process!

Som du helt riktigt antyder så måste både rörelsemängden (i alla dimensioner) och totala energin bevaras. Det går inte med bara elektronen kvar efter kollisionen. Även om våglängden du använt är lite lång så är den process som är möjlig när en foton kolliderar med en fri elektron den s.k. comptonspridningen, se Compton Scattering . I comptonspridning innehåller sluttillståndet förutom elektronen en spridd foton med lägre energi.

Om en elektron är bunden till en atom så är processen du beskriver möjlig. Den kallas då fotoelektriska effekten. Elektronens energi blir

fotonens energi - elektronens bindningsenergi

Rörelsemängden bevaras genom att atomen tar upp differensen. Eftersom atomen är mycket tyngre än elektronen, så påverkas elektronens energi mycket lite av detta.
/Peter E

Se även fråga 12701

Nyckelord: comptonspridning [3]; fotoelektrisk effekt [7]; rörelsemängd [14];

*

Ljud-Ljus-Vågor [12793]

Fråga:
Hej! Hur förklarar man på atomnivå att inte röntgenstrålning går genom ben och att gammastrålning stoppas av bly och att radiovågor går genom det mesta? Detaljerat svar önskas!
/kristina b, rudbeck, örebro

Svar:
Vi talar alltså om elektromagnetisk strålning, se Electromagnetic_radiation#Types_and_sources,_classed_by_spectral_band_(frequency) .

När elektromagnetisk strålning träffar materia kan det hända många olika saker beroende på vilken energi (frekvens, våglängd) strålningen har. Om strålningen stoppas eller släpps igenom beror på sannolikheten för växelverkan medelst någon process.

För gamma- och röntgenstrålning finns tre effekter man behöver ta hänsyn till: fotoelektriska effekten, comptonspridning och parbildning. Absorptionen beror av sannolikheten att någon av dessa processer sker. Bly har t.ex. högt atomnummer (Z), och sannolikheten för fotoelektriska effekten ökar som Z4.5. Bly, med det höga atomnumret Z=82, är alltså mycket effektivt för att stoppa gammastrålning.

För synligt ljus är processen typiskt en exitation av någon atom- eller molekylnivå. Om strålningens energi passar till en sådan excitation så absorberas strålningen, annars inte. På så sätt får olika material olika färger - olika våglängder absorberas olika.

Mikrovågsstrålning (från t.ex. mikrovågsugn eller mobiltelefon) absorberas av vattemolekyler eftersom dessa är elektriska dipoler. Den elektromagnetiska energin övergår i värme (slupmässig rörelse hos molekyler). Däremot växelverkar miktovågsstrålning nästan inte alls med material som glas och plast. Keramik varierar en hel del eftersom det kan innehålla vatten. Ledande material (metaller) innehåller fria elektroner, vilka kan påverkas av mikrovågor genom att elektronerna sätts i rörelse. Detta skapar strömmar i metallen och värmer upp den. Den mesta mikrovågsstrålningen reflekteras dock i metallytan.

För radiovågor finns det på atomär nivå nästan ingen effekt som orsakar en växelverkan. Radiostrålningen går alltså obehindrat genom de flesta material. Det som kan orsaka växelverkan är fria elektroner. Detta är orsaken till att radiostrålning absorberas av metaller - radio och mobiltelefon fungerar dåligt i hus som innehåller mycket armeringsjärn.

Se Nationalencyklopedin för detaljer om ovanstående begrepp: fotoeffekt , comptonspridning och parbildning . Se även mer detaljerade artiklar i Wikipedia (de engelska motsvarigheterna är svårare men bättre): Fotoelekrisk_effekt , Comptonspridning och Parproduktion . Länk 1 och 2 innehåller beskrivningar av hur elektromagnetisk strålning av olika våglängd växelverkar med materia.

Bilden nedan visar det elektromagnetiska spektrum (radar är vad som ofta kallas mikrovågsstrålning). Energin för en foton med frekvensen v och våglängden l ges av

E = hv = hc/l

där c är ljushastigheten och h Plancks konstant.



/Peter E

Nyckelord: fotoelektrisk effekt [7]; elektromagnetisk strålning [15]; comptonspridning [3];

1 http://resources.yesican-science.ca/trek/radiation/final/index_em_matter.html
2 http://www.madsci.org/posts/archives/2010-03/1269002620.Ph.r.html

*

Materiens innersta-Atomer-Kärnor [12701]

Fråga:
Hejsan. Jag heter Love Tätting och jag har en fråga till dig som jag hoppas att du har ett svar på! Det är som så att jag läser en bok som handlar om den moderna fysiken. I den förklaras vad en Comptonspridning är för någonting. Den förklaras som sådan att om man skickar ljus emot en elektron (mitt på) så difrakterar ljuset. Även om det är i benämningen foton eller våglängd. Det framgår även att med hjälp av att beräkna frekvensen före och efter experimentet så framkommer det att frekvensen är mindre efter experimentet vilket skall betyda att ljuset förlorar energi.

Boken berättar även om att om man skulle försöka göra ett mikroskop för att kunna se elektroner så behöver man ljus med en mindre våglängd än elektronens egen storlek. För detta kan man ta gammastrålning. Men det framgår sedan att desto mindre frekvens bidrar till en större energi. Vilket betyder att om man skulle använda gammastrålning i ett mikroskop för att kunna se elektronen så skulle den slås ut ur sin bana och på så sätt vara påverkad.

Min fråga lyder: Kan man genom att använda gammastrålning i en comtonspridning och använda det ljuset som nu har rätt frekvens och har mindre energi i ett mikroskop mot elektronen. Eftersom att det har tillräckligt låg frekvens och har förlorat en del av sin energi!

Jag skulle verkligen uppskatta om du svarade på min fråga.
/Love T, Storkskolan, Blentarp

Svar:
Hej Love! Du skall inte se comptonspridning som en diffraktion. Diffraktion är ett vågfenomen (här är lite fler konstiga ord: interferens, superpositionsprincipen ), utan så att fotonen uppträder som en partikel. Comptonspridning, figuren nedan, kan ses som en kollision mellan två biljardbollar. Fotonen har en energi E = hc/l och en rörelsemängd p = h/l, och genom att kräva att både rörelsemängden och energin bevaras kan man härleda ett samband mellan ändringen i riktning för fotonen och energin, se Compton Scattering . Bilden är från denna sida. I experimentet ser vi en topp vid 0.0709 nm vid alla vinklar. Detta är fotoner som tagit sig till detektorn utan att spridas (pga ofullständigt kollimering). Den andra något bredare toppen är comptonspridda fotoner som följer formeln i den övre delen av figuren.

Det är riktig att för att "se" något så litet som en elektron, så behöver man mycket kort våglängd, vilket betyder hög energi. Det är emellertid en grundläggande egenskap hos kvantmekaniken, som är den teori som beskriver "små" föremål, att om man försöker bestämma läget på en partikel exakt, så kommer dess rörelsemängd ("hastighet") att bli obestämd. Anledningen är att det är inte bara så att ljus uppvisar både våg- och partikelegenskaper (se ovan) utan partiklar har även vågegenskaper.

Härledning av uttrycket nedan för våglängdsändringen finns i Compton_scattering och länk 1.



/Peter E

Nyckelord: comptonspridning [3]; våg/partikelegenskaper [7];

1 http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/quantum/compeq.html#c1

*

Ämnesområde
Sök efter
Grundskolan eller gymnasiet?
Nyckelord: (Enda villkor)
Definition: (Enda villkor)
 
 

Om du inte hittar svaret i databasen eller i

Sök i svenska Wikipedia:

- fråga gärna här.

 

 

Frågelådan innehåller 7203 frågor med svar.
Senaste ändringen i databasen gjordes 2017-11-19 11:33:22.


sök | söktips | Veckans fråga | alla 'Veckans fråga' | ämnen | dokumentation | ställ en fråga
till diskussionsfora

 

Creative Commons License

Denna sida från NRCF är licensierad under Creative Commons:
Erkännande-Ickekommersiell-Inga bearbetningar
.