¿Cuál es el número mínimo de colisiones requeridas para que el fotón pierda toda su energía en una nube de electrones? [cerrado]

La nube de electrones a la que me refiero es una nube de electrones libres. Por favor ayuda en esta pregunta. ¿La respuesta es infinita? Si es así, tomaría un tiempo infinito, que no es así.

No entiendo esta pregunta: ¿cuál es el mecanismo por el que permite que el fotón "pierda" su energía? ¿Dispersión de Compton? ¿Producción en pareja?

Respuestas (1)

Como sabe, el electrón pierde su energía al dispersarse con el electrón libre a través de la dispersión Compton y el cambio en la longitud de onda del fotón se puede escribir como

λ ′ − λ = h metro mi C ( 1 − porque ⁡ θ )

después de alguna manipulación, la ecuación anterior se puede escribir como

Δ mi pag h o t o norte = 2 mi pag h o t o norte 2 metro mi C 2 ( 1 − porque ⁡ θ )

(esta ecuación es válida para pequeños cambios en la energía del fotón durante el evento de dispersión) puede encontrar que con la disminución de la energía del fotón, el cambio en la energía del fotón se reduce y nunca llegará a una situación en la que el fotón pueda perder todo su energía a través de la dispersión de electrones libres.

Físicamente podemos decir que la transferencia de momento de fotón a electrón se reduce a medida que el fotón pierde su energía (similar a la transferencia de momento insignificante durante la colisión de dos partículas con masas muy diferentes). Esta es la razón por la que, al trabajar con fotones ópticos, la dispersión de Compton se transformó en una dispersión elástica de Thomson.

Espero que esto aclare tus dudas

Con un electrón específico, las cosas pueden ser raras. Pero, con la nube de electrones θ es aleatoria y seguramente uniforme. Quizás sea posible usar 1/2 y construir la secuencia que converge al estado macro de dispersión elástica después de un número medio de colisiones que dependen solo de la longitud de onda original.
@igael tienes razón uno debe usar algún promedio (creo 1 / 2 sería más apropiado) pero esto es solo una ilustración.
@jim como mi pag h o t o norte disminuye la relación con la energía de masa en reposo disminuye y si el valor de mi pag h o t o norte < metro 0 C 2 entonces la reducción de energía se reduce apreciablemente y la dispersión de Compton se convierte en dispersión de Thomson
Me pregunto si la fórmula de un electrón dentro de un átomo es válida para un electrón libre: ¿cuál es θ por un electrón libre?
@Jim: la dispersión de Compton siempre ha sido cuantificada y relativista
La pregunta "¿La fórmula para la dispersión de Compton es relativistamente correcta?" era retórico. Dado que la fórmula es correcta relativistamente, si tienes mi pag h o t o norte > 0.5 metro mi C 2 entonces parece que hay un ángulo para el cual Δ mi pag h o t o norte = mi pag h o t o norte es posible lo que significa que el fotón puede perder toda la energía en una colisión?
@jim En realidad, la suposición Δ mi es pequeño se utiliza al derivar la ecuación de energía a partir de la ecuación de longitud de onda. Espero que esto aclare la situación.
¿Cuál es el número mínimo de colisiones requeridas para que el fotón pierda toda su energía en una nube de electrones? [cerrado]
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