Compton-Streuung

Die Compton-Streuung besagt im Wesentlichen, dass sich das Energieniveau des Elektrons ändert und die Wellenlänge des Photons geändert wird, wenn ein Photon einer bestimmten Wellenlänge auf ein Elektron trifft. Dies scheint zu implizieren, dass es dasselbe Photon ist, das nach außen reflektiert wird. Wissen wir, dass es sich um dasselbe Photon mit veränderter Wellenlänge handelt, oder ist es möglich, dass das ursprüngliche Photon lediglich ein zweites Photon aus dem Elektron herausgedrückt hat? (Dies würde bedeuten, dass das ursprüngliche Photon seine Wellenlänge nicht ändert, dh lediglich absorbiert wird).

Ich glaube nicht, dass das Elektron das gesamte Photon "absorbiert". Ich bin mir nicht sicher, aber ich denke, die überschüssige Energie wird vom Photon "reflektiert" und nicht vom Elektron "absorbiert" und "wieder emittiert".
Es gibt nicht wirklich so etwas wie das "gleiche" Photon.

Antworten (3)

Nach meinem Verständnis können wir nicht sagen, welches der beiden Szenarien stattfindet, außerdem spielt es keine Rolle, da Photonen mit denselben Eigenschaften (wie Impuls, Energie und Polarisation) nicht unterscheidbar sind.

Das ist nicht richtig. Zwischen der Absorption und der erneuten Emission des Photons liegt eine endliche Zeitspanne, wodurch die beiden Möglichkeiten unterschieden werden können. Siehe meine Antwort.
Ist das Ihre persönliche Meinung oder können Sie eine Referenz nennen?

Es ist üblich, das ausgehende Photon als ein "anderes" Teilchen zu beschreiben. Grundsätzlich, weil Photonen nur eine unabhängige Eigenschaft haben: ihre Wellenzahl ( k → ) und so kennzeichnen wir sie. Da sie außerdem keine Zeit erfahren, gibt es für sie keine Gelegenheit, sie zu ändern.

Dies steht im Einklang mit der Quantenfeldtheorie, wo ein Prozess wie dieser mit einem Zerstörungsoperator auf der ankommenden Wellenzahl und einem Erzeugungsoperator auf der ausgehenden Wellenzahl geschrieben wird.

Eine genauere Erklärung der Wechselwirkung mit QED Das Photon wird vom Elektron absorbiert, das Elektron wird angeregt, das Elektron zerfällt, ein neues Photon wird emittiert. Zwischen der Absorption und Emission der Photonen liegt eine begrenzte Zeit ungleich Null. Der Prozess wird im folgenden Feynman-Diagramm von hier aus veranschaulicht :

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Ja das habe ich mir gedacht. Diese Absorption und Reemission würde zeitlich verzögert erfolgen. Was passiert also wirklich in dem vom Fragesteller gegebenen Szenario? Reflektiert das Photon oder wird es absorbiert und wieder emittiert?
Das Photon wird absorbiert und wieder emittiert
Woher wissen Sie, dass dies der Fall ist? Haben Sie irgendwelche Hinweise auf experimentelle Beweise, die die Zeitverzögerung bestätigen, die wir vom Absorptions-/Reemissionsfall erwarten würden?
Möglicherweise nehmen Sie die Feynman-Diagramme zu ernst. Denken Sie daran, dass sie für Terme in einer Störungsreihe stehen, und sehen Sie sich die Beschriftung der äußeren Linie in diesen beiden Diagrammen an: Obwohl sie verwirrend gezeichnet sind, entspricht eines dem ausgehenden Photon, das emittiert wird, bevor das einfallende Photon absorbiert wird . Das Elektron ist nicht "angeregt" und es "zerfällt nicht", es ist "aus der Schale" auf der inneren Linie (der experimentelle Nachweis angeregter Lepton-Zustände würde im Handumdrehen den Nobelpreis gewinnen).
Compton-Streuung
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