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電子対生成

光子のエネルギーが電子の質量の2倍のエネルギーに相当する1.022MeVを越えると電子対生成が起こる。

これは原子核の近傍の電場により光子が消滅し
電子と陽電子が発生する過程である。

放出される電子と陽電子の運動エネルギーの和は

Er - 2mec2

である。

電子対生成の原子断面積κは原子番号の2乗に比例し
(κ∝Z2)
エネルギーが高くなる程、増加する。
.13 2011 試験:覚え書き comment0 trackback0

コンプトン散乱

コンプトン散乱は光子と電子との散乱で、
エネルギー保存則と運動量保存則により
散乱光子、反跳電子のエネルギーを求めることができる。

光子の進行方向とそれに垂直な方向とに分けて次式を得る。

進行方向の運動量保存則
Er/c = (E'r/c)cosθ + {(mv)/[1-(v/c)2]1/2}cosΦ

垂直方向の運動量保存則
0 = (E'r/c)sinθ - {(mv)/[1-(v/c)2]1/2}sinΦ

エネルギー保存則
Er = E'r + mc2{[1-(v/c)2]-1/2 - 1}

ここで、m, v は電子の質量と速度、c は光速である。
これよりE'r(MeV)は
E'r = Er / [1 + Er(1-cosθ)/0.511]

で与えられる。

コンプトン電子のエネルギーEe
Ee = Er - E'r

で与えられ、
θ=180°のとき、コンプトン電子のエネルギーは最大となる。

Erが十分に大きい時の電子の持つ最大エネルギーは
Er - 0.256MeV
となる。

コンプトン散乱の原子断面積δは電子との散乱であるので
1原子当たりの電子数に比例する。

したがって、δ ∝ Z である。
.11 2011 試験:覚え書き comment0 trackback0

光電効果

軌道電子が光子のエネルギーを吸収して飛び出す過程を光線効果といい
飛び出す電子を光電子という。

光子のエネルギーをEr、軌道電子の結合エネルギーをIとすると
放出される電子のエネルギーEe

Ee = Er - I

で与えられる。

光子のエネルギーがK軌道の電子の結合エネルギーより小さくなると
L軌道より外側の電子しか放出させることはできない。

このため光子の断面積はここでジャンプする。

これをK吸収端という。

さらに光子のエネルギーが低くなるとL吸収端が現れる。

光電効果の原子断面積τの原子番号とエネルギーに対する依存性はおよそ

τ ∝ Z5Er-3.5

である。

したがって、光電効果はエネルギーの低い光子が原子番号の大きい物質に入射したとき寄与が大きい。
.10 2011 試験:覚え書き comment0 trackback0

光子と物質との相互作用

原子核から放出される光子をγ線、
電子の運動に伴い発生する光子をX線。

γ線、X線ともに電磁波であり
物理的には同じもの。
.10 2011 試験:覚え書き comment0 trackback0

チェレンコフ効果

真空中では、質量を持つ粒子は、光速度より大きな速度を持つことはできないが
媒質中では、媒質中の光速度より大きな速度を持つことができる。

荷電粒子が媒質中で光速度より大きな速度を持つと、光を発生する。
これをチェレンコフ効果といい、その光をチェレンコフ光という。
.09 2011 試験:覚え書き comment0 trackback0
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プロフィール

emi

Author:emi
日々、コンピューターとにらめっこしていた2010。
公の仕事に就くことを目指して教科書とにらめっこ2011,spring。
はたして2012は・・・

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