Фотон взаимодействие с веществом

Фотоны взаимодействуют с веществом совершенно иначе, чем заряженные частицы. Если заряженная частица в каждом отдельном столкновении передает только небольшую часть своей энергии, то фотон в одном элементарном акте взаимодействия обычно теряет большую часть своей энергии, а иногда и всю энергию. Если заряженные частицы испытывают очень частые соударения (через каждые несколько атомов), то фотоны могут проходить в веществе путь в несколько метров, а иногда и километров, не вступая в какие-либо взаимодействия. Ослабление интенсивности пучка фотонов при прохождении через слой вещества носит экспоненциальный характер и в любой точке слоя вещества в направлении X зависит от интенсивности пучка в этой точке / и свойств данного вещества [c.336]

В соответствии с квантовой теорией носителями энергии излучения являются фотоны, представляющие собой поток частиц, взаимодействующий с веществом. Фотон характеризуется прежде всего величиной своей энергии, равной произведению hv, где /1=6,625-КФ Дж- с — постоянная Планка, а -V — частота колебаний эквивалентного электромагнитного поля, с Ч Длина волны X (м) связана с V через соотнощение [c.12]

Итак, совокупность сведений о фотоэффекте, изложенных выше, настойчиво свидетельствует в пользу представления о световых квантах. Можно сказать, что свет частоты V не только покидает атом в виде порции энергии, равной /IV, но и в дальнейшем распространяется в пространстве и вступает во взаимодействие с веществом в виде такой порции, локализованной и перемещающейся как целое со скоростью света. Для таких элементарных световых частиц принято специальное название — фотон. [c.643]

АВТОР. Действительно, здесь свет взаимодействует с веществом молекулы и атомы поглощают и испускают фотоны. Однако, строго говоря, во всех оптических явлениях в той или иной форме происходит взаимодействие света и вещества, будь то отражение, преломление или рассеяние света. И это еще один аргумент в пользу важности изучения природы света. [c.13]

Фотоэлектроны — электронное излучение, возникающее при фотоэлектрическом взаимодействии фотонного излучения с веществом. [c.242]

Согласно электромагнитной теории света, носителями лучистой энергии являются электромагнитные волны, излучаемые телами. Эти волны в изотропной среде или вакууме распространяются прямолинейно со скоростью света, подчиняясь оптическим законам преломления, поглощения и отражения. Колебания электромагнитных волн направлены перпендикулярно к пути луча. При взаимодействии с веществом носители лучистой энергии проявляют себя как фотоны (кванты энергии), обладающие характером движущихся частиц. Данные о длинах волн некоторых видов излучения приведены ниже [c.181]

Это уравнение аналогично уравнению (1.6) знак минус означает, что интенсивность пучка падает с увеличением глубины его проникновения в слой вещества. Значение его непостоянно и находится в сложной зависимости от энергии излучения и свойств вещества, подвергаемого облучению. Отношение р./р называют массовым коэффициентом ослабления, который подобен коэффициенту ослабления, использованному в гл. 12. Сложная зависимость этих коэффициентов от энергии определяется сложным характером взаимодействия фотонного излучения с веществом. [c.337]

Различают пять типов взаимодействия фотонного излучения с веществом рассеяние фотонов на ядрах (упругое и неупругое), фотоэлектрический эффект, комптоновское рассеяние, образование пар и атомное или молекулярное возбуждение. [c.337]

Рисунок 14.5 схематически иллюстрирует другой тип взаимодействия фотонного излучения с веществом — фотоэлектрический эффект, при котором фотон полностью передает свою энергию одному из электронов атомной оболочки. В результате этот электрон отрывается от атома и образуется ионная пара. При этом для замещения выбывшего электрона происходит один или несколько переходов электронов с других энергетических уровней атомной обо- [c.337]

Взаимодействие фотонного излучения с веществом, протекающее по типу фотоэлектрического эффекта, комптоновского рассеяния или образования пар, зависит от энергии фотонов, Характер этой зависимости для трех указанных процессов взаимодействия фотонов с мягкой тканью иллюстрируется на рис. 14.8. Для других веществ коэффициент ослабления обычно имеет более высокие значения в обла- [c.338]

Фотоны с энергией ниже 5 эВ не могут взаимодействовать с веществом таким образом, как это описано выше. Значение энергии этих фотонов, как правило, не превышает энергии связи электронов в атомах. Однако фотоны низких энергий могут вызывать атомные или молекулярные возбуждения. При этом происходит полное поглощение энергии фотона атомом или молекулой, которые переходят в возбужденное состояние. Возбужденные атомы или молекулы, возвращаясь в основное состояние, излучают один или более фотонов, которые в свою очередь могут точно таким же путем поглощаться соседними атомами или молекулами. В конечном счете энергия первичного фотона преобразуется в тепловые колебания частиц вещества, поглощающего излучение. Энергия микроволнового излучения недостаточна для ионизации вещества. Воздействуя на биологическую ткань, оно способно только вызывать ее нагрев. Хотя высказывалось много соображений относительно других видов воздействия микроволнового излучения на живую ткань, ни одно из них не получило убедительного экспериментального подтверждения (в том числе и эффекты, связанные с низкими уровнями облучения). [c.338]

Для наглядного представления процесса переноса энергии в объеме излучающего газа удобно рассматривать излучение как поток частиц — фотонов, движущихся по прямолинейным траекториям со скоростью света с и обладающих энергией /IV. Часть фотонов захватывается (поглощается) молекулами газа, что приводит к повышению энергии газа, т.е. его нагреванию. При этом молекулы газа поглощают лишь те фотоны, частоты которых отвечают полосам поглощения в спектре газа. Фотоны других частот (энергий) пролетают газовый объем без взаимодействия с веществом. Одновременно с процессом поглощения энергии происходит обратный процесс — излучение энергии объемом газа. Вследствие хаотического теплового движения газовых молекул, их вращения, колебаний атомов отдельные многоатомные молекулы газа получают избыток энергии по сравнению со средним его уровнем. Избыток энергии может затем самопроизвольно излучаться в форме рож- [c.256]

Для нуклон-нуклонных взаимодействий нри энергии несколько ГэВ полное сечение 40 мб (4 10 см ), что близко к геометрическим размерам нуклона. В той же области энергий полное сечепие электромагнитного процесса поглощения фотона протоном, приводящее к рождению адронов сг(7р) 120 мкб (12 10 см ). Реакция реакторных антинейтрино с протонами йр пе+, в которой было впервые обнаружено антинейтрино, имеет сечение а 10 см (энергия реакторных антинейтрино 1-10 МэВ). С увеличением энергии нейтрино сечение их взаимодействия с веществом линейно растет (до определенного предела, после чего этот рост замедляется). [c.76]

В гл. 1 и 2 были представлены общие методы описания электромагнитного поля излучения и его взаимодействия с веществом. В 3.1 мы применим эти методы к различным многофотонным процессам, таким, как многофотонное поглощение (разд. 3.13), генерация суммарных и разностных частот (разд. 3.14), параметрическое усиление (разд. 3.15) и вынужденное комбинационное рассеяние (разд. 3.16). На языке классического и полуклассического описания эти процессы называются нелинейными (ср. 2.3). Важными характеристиками этих процессов являются скорости переходов между состояниями атомных систем под влиянием излучения, скорости генерации фотонов, эффективные сечения, ширины линий и дисперсионные кривые. Все эти свойства могут быть непосредственно сопоставлены с экспериментальными данными. При этом возникает задача установления функциональной зависимости указанных величин от параметров взаимодействия, от констант атомной и электромагнитной систем и от заданных условий эксперимента. С другой стороны, должны быть сделаны количественные оценки порядков величин. На этой основе в дальнейшем можно будет провести анализ характерных для тех или иных процессов пространственно-временных явлений, таких, например, как усиление или поглощение электромагнитного излучения, инверсия населенностей атомных состояний и др. В 3.1 остаются вне рассмотрения особые проблемы, связанные с нестационарными процессами и взаимным влиянием свойств когерентности и нелинейных процессов. Они трактуются с единой точки зрения в 3.2 и 3.3. При этом в зависимости от поставленной задачи и от требуемой примени- [c.266]

Фотоны удовлетворяют статистике Бозе — Эйнштейна. Это означает, что волновая функция для системы фотонов должна быть симметричной относительно перестановки координат любой пары этих частиц. Кроме того, поскольку фотоны при взаимодействии с веществом могут поглощаться и испускаться, то для газа электромагнитного излучения число фотонов не будет сохраняться. [c.244]

В четвертом порядке теории возмущения (5.2.7) будет определять вторые и четвертые моменты поля с учетом двухфотонных эффектов— нелинейного поглощения падающего поля и спонтанного излучения пар фотонов. С другой стороны, формула (5.3.23) позволяет выразить вероятность двухфотонных переходов через собственные частоты и моменты переходов молекул. Мы здесь выберем третий метод описания — феноменологический, который позволит нам обобщить закон Кирхгофа на слабо нелинейные среды в двухуровневом приближении. Метод основан на подстановке в двухуровневое кинетическое уравнение ( 4.5) эффективного гамильтониана взаимодействия, учитывающего только интересующий нас элементарный двухфотонный процесс. Из полученного кинетического уравнения для произвольной наблюдаемой поля / мы найдем в первом порядке приращение Д , получаемое в результате взаимодействия с веществом. Выбирая затем в качестве / первые, вторые и четвертые моменты, мы выразим приращения этих моментов через коэффициенты кинетического уравнения. В результате мы получим приближенный ОЗК, выражающий вероятность двухфотонного излучения через кубическую МР. Из полученных соотношений следует заранее очевидный вывод об одновременности излучения фотонов в парах (в отличие от ТИ линейного приближения). Далее, двухфотонный ОЗК будет использован для оценки скорости совпадений по коэффициенту двухфотонного поглощения. Наконец, мы найдем связь между третьим моментом ТИ и квадратичной МР. [c.164]

Квантовые и волновые свойства света взаимно дополняют друг друга и отражают взаимосвязанные закономерности распространения света и его взаимодействия с веществом. Квантовые свойства света обусловлены тем, что энергия, импульс и масса электромагнитного излучения сосредоточены в особых частицах — фотонах. [c.409]

Пучок линейно-поляризованного света будет взаимодействовать с веществом так, как если бы он в любой момент времени состоял из одинакового числа лево- и правополяризованных фотонов. Это согласуется с классическим представлением, в соответствии с которым световой пучок можно рассматривать как суперпозицию право- и левополяризованных световых пучков. [c.30]

Будем рассматривать взаимодействие рентгеновского излучения с веществом как процесс столкновения рентгеновских фотонов со свободными электронами. Столкновение фотона со свободными [c.347]

Ограничимся приведенными примерами использования законов сохранения для описания элементарных актов взаимодействия фотонов с электронами. В руководствах по атомной физике подробно исследуются весьма тонкие эффекты, которые были открыты в результате такого подхода к различным явлениям эффект Мессбауэра и др.). Там же обсуждены интересные экспериментальные исследования этих процессов, доказывающие, что законы сохранения справедливы не в среднем, а для каждого элементарного акта. Укажем также, что квантовые представления оказались чрезвычайно полезными при энергетическом анализе процессов взаимодействия света с веществом. Так, например, фотонная теория позволила разобраться в ме- [c.450]

При прохождении у-лучей или другого электромагнитного излучения через вещество фотоны вступают во взаимодействие с атомами вещества и вызывают ряд явлений при этом 7-фотон или поглощается целиком, или теряет часть свОей энергии, изменяя направление распространения. Такие фотоны, следовательно, тоже выбывают из распространяющегося пучка. [c.30]

Фотоэффект. Гамма-фотон или фотон другого вида излучения при прохождении через вещество может вступить во взаимодействие с атомом этого вещества как целым. При этом фотон может передать всю свою энергию и полностью поглотиться, а за пределы атома выбрасывается электрон. Такой процесс вырывания электрона из атома фотоном называется фотоэффектом, а вырываемые электроны— фотоэлектронами. Атом, потерявший электрон, оказывается в возбужденном состоянии, освободившийся уровень энергии в атоме заполняется одним из наружных электронов и при этом испускается квант характеристического (рентгеновского) излучения. В отдельных случаях энергия возбуждения непосредственно передается одному из электронов атома, который покидает атом, а характеристического излучения не происходит. Это явление называется явлением Оже, а выброшенные электроны — электронами Оже. [c.31]

Изо всех известных нейтральных частиц для осугцествления цепной реакции пригодны только нейтроны. Действительно, нейтрино слишком слабо взаимодействуют с веществом, а рождение нейтральных пионов и других частиц с ненулевой массой — процесс существенно эндотермический. Наконец, для испускания фотонов определенной энергии нужны возбужденные ядра, на создание которых необходимо затратить ту же энергию. Поэтому процесс в целом не может быть экзотермическим при стабильных исходных ядрах. [c.563]

Ограничения, связанные со статистической природой излучения фотонов, их взаимодействия с веществом и регистрации характерны для любых информационных систем, использующих рентгеновское излучение, но их количественное проявление в ПРВТ отличается от традиционных радиационных методов. [c.409]

График зависимости атомного коэффициента ослабления фотонного излучения в свинце от энергии фотонов имеет ряд резких пиков (рис. 14.24). Заметим, что эти пики наблюдаются в области энергий, где доминирующим типом взаимодействия фотонного нзлучеиня с веществом является фотоэлектрический эффект. Какой физический процесс является причиной появления этих пиков [c.359]

Регистрация фотонов ГИ основана на процессах их взаимодействия с веществом фотоэффекте, коынто-новском рассеянии и образовании о + —е -пар (см. Гам.на-излучение). [c.404]

ИОНИЗАЦИОННЫЙ КАЛОРИМЕТР (спектрометр полного поглощения) — прибор для измерения энергии частиц (адронов, электронов, фотонов), основап-ный на полном поглощении в толстом слое вещества энергии как первичной частицы, так и всех частиц, образующихся при её взаимодействии с веществом. [c.190]

Космологические нейтрино Через время 1 с после начала расширения Вселенной её темп-ра упала до 10 К. Концентрация частиц в космич. плазме уменьшилась, свободный пробег Н. увеличился настолько, что они вышли из теплового равновесия с плазмой. Горячий нейтринный газ, содержащий все три типа Н. и антинейтрипо), оторвался от вещества и, расширяясь вместе со Вселенной, стал остывать как независимый, не взаимодействующий с веществом, компонент. Из связи с измеренной темп-рой фотонного газа 2,7 К) следует, что темп-ра нейтринного газа в настоящее время составляет 1,9 К (см. Горячей Вселенной теория). Это означает, что в ср. в 1 см космич. пространства содержится якЗЗО Н. всех типов (включая антинейтрино) со ср. энергией каждой частицы дьб-Ю" эВ. Пока нет практически осуществимого метода регистрации этих реликтовых Н. Тем не менее песомненное существование газа реликтовых II. (косвенно оно подтверждается измерениями реликтовых фотонов аналогичного происхождения) позволяет получить ряд выводов об их роли в эволюции Вселенной. [c.256]

Превращение водорода в гелий происходит гл. обр. в водородном, цикле и частично в углеродно-азотном цикле. В конце этих циклов группы из четырёх протонов преврапщются в ядра гелия. Поскольку масса ядра гелия меньще суммарной массы исходных протонов на 0,7%, то в каждом цикле выделяется энергия = 0,007 (4трС ) ж 26,7 МэВ (щр — масса протона) в виде у-излучения (ж26,2 МэВ) и двух нейтрино (ж 0,5 МэВ). Нейтрино очень слабо взаимодействуют с веществом и поэтому почти беспрепятственно выходят из солнечного ядра. Фотоны же эффективно поглощаются и переизлучаются веществом. Длина свободного пробега фотонов (Л) в центр, областях С. 10 см. В результате излучение находится почти в термодинамич. равновесии с веществом. Это означает, что ср. энергия тонов равна тепловой энергии частиц. [c.590]

Ч. с. полного поглошеиия предназначены для идентификации и измерения энергии электронов и у-квантов. Радиатор таких Ч. с. изготовлен из тяжёлого прозрачного материала. Электрон или у-квант, взаимодействуя с веществом радиатора, образует электронно-фотонный ливень, в процессе развития к-рого число вторичных электронов и фотонов сначала растёт, а энергия их уменьшается затем, начиная с нек-рой глубины поглотителя, число час- [c.451]

Э. в. разл, диапазонов X характеризуются разл. способами возбуждения и регистрации. Они по-разному взаимодействуют с веществом. Процессы излучения и поглощения Э, в, от самых длинных волн до ИК-излучеиия достаточно полно описываются соотношениями электродинамики. На более высоких частотах доминируют процессы, имеющие существенно квантовую природу, а в оп-тич. диапазоне и тем более в диапазонах рентг. и у-лучей излучение и поглощение Э. в. могут быть описаны только на основе представлений о дискретности этих процессов. Во мн. случаях эл.-магн. излучение ведёт себя не как набор монохроматич. Э. в. с частотой ш и волновым вектором Л, а как поток квазичастиц—фотонов с энергией Лт и импульсом p = h[c.543]

Электромагнитное излучение, скорость света, никогерентные фотоны (у-кванты), определенная энергия (Еу), большой радиус действия, малое взаимодействие с веществом [c.209]

Раким образом, квант монохроматического электромагнитного поля во взаимодействии с веществом проявляет себя как частица с энергией и импульсом, определяемыми соотношениями (9.48). Взаимодействие света с веществом можно рассматривать как совокупность элементарных актов поглощения, испускания и рассеяния фотонов, в каждом из которых выполняются законы сохранения энергии и импульса. В рассмотренных выше явлениях фотоэффекта и тормозного излучения мы учитывали только закон сохранения энергии при поглощении или испускании фотона, так как массивный катод мог, не участвуя в энергетическом балансе, принять на себя любой импульс и этим обеспечить выполнение закона его сохранения. Но существуют явления, в которых импульс фотона обнаруживает себя явно и соотношение р=Йк допускает экспериментальную проверку. В качестве примера рассмотрим рассеяние рентгеновского излучения электронами, впервые количественно исследованное Комптоном в 1923 г. [c.469]

Термин свет или оптическое излучение (ОИ) означает совокупность электромагаитных волн или фотонов различной частоты, распространяющихся в пространстве и взаимодействующих с веществом в различном агрегатном состоянии. [c.55]

Формулу Планка можно также получить, рассматривая равновесное излучение в полости как фотонный газ, к которому применима статистика Бозе — Эйнштейна (см. т. И, 82). Особенность этого газа состоит в том, что в результате взаимодействия с веществом фотоны могут рождаться и уничтожаться. Число их Л7 в полости не остается постоянным. При равновесии оно устанавливается таким, что свободная энергия F Т, V, N) при заданных Т и V обращается в минимум, а потому dFJdN = 0. Но dFIdN есть химический потенциал у, газа. Таким образом, для фотонов должно [c.703]

Температура звезды белого карлика столь высока, что при электрои-электроиных столкновениях возможно образование электрон-позитроиных пар. Эти пары в свою очередь аннигилируют, превращаясь в кванты излучения. Следовательно, в равновесном состоянии должно присутствовать некоторое количество электрон-позитроиных пар и радиации. Мы пренебрегаем этими эффектами. Было сделано предположение, что при электрон-электронных, электрон-позитронных и фотон-фотонных столкновениях с заметной вероятностью могут испускаться также нейтрино. Это. ведет к интересным явлениям, поскольку нейтрино столь слабо взаимодействуют с веществом, что не могут оказаться в тепловом равновесии с остальной системой. Они просто покидают звезду и вызывают непрерывную утечку энергии [10]. Наша модель основана на пренебрежении всеми этими явлениями. [c.257]

Иесмотр на то что общее число фотонов у нас сохраняется, они распространяются не А свободной полости, а в пространстве с распределенными в ней. массами и передача энергии от фотонного газа веществу происходит йе за счет того, что фотоны взаимодействуют с частицами этого вещества (поглощаются, испускаются Н т. п.), а за счет того, что они в своем движении г1реодолевают поле тяготения, прйг том, естественно, теряют энергию й все время стареют, Иш [c.84]

Вынужденное излучение представляет собой одно из наиболее интересных явлений, которые могут возникать при взаимодействии электромагнитного излучения с веществом. Это явление заключается в том, что фотон взаимодействует с электроном и, прежде чем поглотиться, индуцирует излучение идентичного фотона. Лазерный эффект получается при обеспечении обратной связи, т. е. возвращения части этого излучения в лазер. Теория лазера любого типа может быть развита из соотношений Эйнштейна [1] для скоростей переходов при поглощении и при вынужденном и спонтанном излучении. Однако характер вынужденного излучения в полупроводниках отличается от характера вынужденного излучения в газовых лазйрах или в других твердотельных лазерах, что приводит к некоторому отличию в терминологии. В полупроводниках оптические переходы происходят между распределенными совокупностями энергетических уровней в зонах, в то время как в других лазерах переходы происходят обычно между дискретными энергетическими уровнями. Кроме того, в инжекционном лазере электроны тока накачки преобразуются с высокой квантовой эффективностью непосредственно в фотоны В этой главе выводятся выражения, необходимые для вычисления коэффициента усиления в полупроводнике, а затем находятся и обсуждаются соотношения между коэффициентом усиления, потерями и плотностью порогового тока. [c.132]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...