 |
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
Compton Arthur Holly Compton entdeckte 1922 den Compton-Effekt: Licht und Materie wechselwirken miteinander. Das bedeutet: Licht hat Teilchencharakter. Wenn Licht auf ein Atom oder Molekül fällt, kann es absorbiert werden. Die Absorption besteht darin, dass ein Lichtquant mit der Energie hv verschwindet, wobei seine Energie vom Atom aufgenommen wird. Voraussetzung: das Atom befindet sich im Zustand E1 und über diesem liegt der Zustand E2 in der Höhe, dass E2 – E1 = hv ist. Die Energie des Lichtquants muss der Differenz der beiden Zustände entsprechen. Der Umkehrprozess der Absorption ist die Emission. Ein Atom im angeregten Zustand E2 kann in einen Zustand kleinerer Energie E1 übergehen und dabei die Differenz hv = E2 – E1 als Licht ausstrahlen. Der Übergang vom Energieniveau E1 in E2 und umgekehrt, darf dem Atom nicht durch Auswahlregeln verboten sein. Anmerkung: Der bei der Untersuchung von Molekülspektren angewandte Raman-Effekt besteht darin, dass ein Molekül einen Teil DE von der Lichtenergie hv abzweigt. Während dieser zur Anregung von Schwingungen und Rotation dient, wird die Restenergie hv´ = hv - DE gestreut. Gemäß der mikroskopischen Beschreibung der Materie verhält sich jedes Teilchen wie eine Welle und besitzt eine Wellenlänge. Compton-Wellenlänge des Elektrons: lc = h / mec = 2,4263 x 10-12 m Dieser Faktor gibt die Wellenlänge der Strahlung an, deren Quant die träge Masse eines Elektrons besitzt. Ausgehend von der Energie-Masse-Äquivalenz errechnet sich für ein Lichtquant ( = Photon): p = hv / c m = hv / c2 = h / lc c Kosmologisch betrachtet lässt sich Materie vor der Compton-Zeit (10-23 sec) nur anhand ihrer Wellennatur beschreiben, da sie den frühesten Zeitpunkt festlegt, ab dem es Teilchen gab. Diese Zeit entspricht einem Universum mit einem Durchmesser von 10-13 cm in welchem Teile kausal miteinander verknüpft sind, d. h. ein Lichtsignal konnte in der Compton-Zeit nur die Strecke von 10-13 cm überwinden.
|