37154

Zależność przekroju czynnego na zjawisko fotoelektryczne od energii kwantów y wykazuje skoki dla wartości energii dostatecznych do oderwania elektronu z następnej powłoki w atomie.

2. Zjawisko Comptona, czyli zjawisko rozproszenia promieniowania y na elektronach, przy czym foton zmienia energię i kierunek mchu.

Jest to zjawisko niekoherentnego rozproszenia kwantów y na swobodnych elektronach, przy czym elektrony związane na orbitach atomów możemy też uważać za swobodne, gdy energie kwantów y znacznie przekraczają energie wiązania elektronów.

Energia rozproszonego fotonu:

,    ha

ha = -;--7

1+ a 11 - cos0 I

Energia odrzutu elektronu:

E = hw

2acos²?

11 + a )² - a ² cos² ę

= ha

gil- cosfl I 1 + a (1 - cosS )

gdzie a = hco / n^c

2

Całkowity przekrój czynny na rozproszenie kwantów y przedstawia wzór Kleina - Nishiny:

m„c*

\2

2(g +

1    4    1

lnt 2c + 1) + — + —- —-7

2    «    212a + 1)

dla małych a « 1 a_e~2(l-2a)/3 b/elektron

dla granicznego przypadku bardzo wysokich energii a » 1    (ln^a+l/2)/4a b/elektron

3. Zjawisko tworzenia pary' elektronów, w którym foton ulega całkowitej absorpcji, a pojawia się para negaton - pozyton. Zamianie na parę negaton - pozyton mogą ulec kwanty promieniowania y o energii większej od podwójnej spoczynkowej energii elektronu: ho>>2m_ec-=l .02 MeV. Ponieważ w

układzie foton - para elektronów nie mogą być jednocześnie spełnione prawa zachowania energii i pędu, proces tworzenia pary odbywać się musi w obecności jeszcze jednej cząstki, która zapewnia spełnienie tych praw; może to być jądro atomowe lub elektron, lecz ponieważ masa elektr onu jest mała potrzebna do wytworzenia pary energia musi być znacznie większa, a przekrój czynny na ten proces jest bardzo mały.

Procesem odwrotnym jest anihilacja - zamiana pary elektronów na dwa kwanty promieniowania y. Elektrony pary wytworzonej przez kwant promieniowania y o energii ho) posiadają energię kinetyczną:

E = hco - 2m^c-