Mmetụta Fotoelectric, Mmetụta Compton, na X-ray
Pendahuluan
Na mmalite narị afọ nke 20, ọtụtụ nnwale dị mkpa gbanwere nghọta anyị banyere ọdịdị nke ìhè na ihe. Ihe atọ dị mkpa—mmetụta fotoelectric, mmetụta Compton, na X-ray—kere òkè dị mkpa na mmepe nke fizik nke oge a. Isiokwu a ga-atụle ihe ndị a niile, otu esi achọpụta ha, na ihe ha pụtara na ojiji ha na sayensị na teknụzụ.
Mmetụta Fotoelectric
Nchọpụta na Nghọta
Heinrich Hertz hụrụ mmetụta fotoelectric na mbụ n'afọ 1887 mgbe ọ chọpụtara na ìhè ultraviolet nwere ike ibute ọkụ eletrik na electrodes. Agbanyeghị, nkọwa zuru oke nke ozizi abịaghị ruo mgbe Albert Einstein na 1905. Einstein tụrụ aro na ìhè nwere oke ike a na-akpọ photons, nke nwere ike ịpụpụ electrons site na elu ígwè mgbe a na-amịkọrọ ya.
Dịka ozizi Einstein si kwuo, a na-enye ike foton \(E\) site na nha nhata:
\[ E = h\nu \]
ebe \(h \) bụ nke Planck na-agbanwe agbanwe na \( \nu \) bụ ugboro ole ìhè na-adị. Mgbe foton nwere ike zuru oke kụrụ elu ígwè, ha nwere ike ịpụpụ elektrọn ma ọ bụrụ na ike foton karịrị ọrụ ọrụ \( \phi \) nke ígwè ahụ:
\[h\nu = \phi + KE \]
ebe \(KE \) bụ ike kinetic nke elektrọn a na-ewepụta.
Nnwale na Nkwenye
Robert Millikan mere ọtụtụ nnwale n'agbata afọ 1914 na 1916 iji nwalee echiche Einstein. Nsonaazụ ya kwadoro ozizi Einstein nke ọma, na-egosi na ike foton na-ejikọta kpọmkwem na ugboro ole ìhè na-adị ma na-adabereghị na ike nke ìhè.
Mmetụta na Ojiji
Mmetụta fotoelectric na-enye ihe akaebe kpọmkwem maka ọdịdị nke ọkụ na ọdịiche ya na ebili mmiri na akụkụ abụọ nke ihe. Ihe a dị mkpa maka mmepe nke teknụzụ dịka fotovoltaics na igwefoto CCD. Na teknụzụ fotovoltaic, a na-eji photons sitere na anyanwụ ewepụta elektrọn n'ime ihe semiconductor, na-emepụta ọkụ eletrik nke enwere ike iji dị ka isi iyi ike.
Mmetụta Compton
Nchọpụta na Nghọta
Arthur H. Compton chọpụtara mmetụta Compton na 1923. Compton chọpụtara na mgbe X-rays na elektrọn efu na-adakọ, ogologo ebili mmiri nke X-ray ndị a gbasaara na-adị ogologo karịa ogologo ebili mmiri mbụ. Mgbanwe a dabere na akụkụ nke mgbasa ozi ma enweghị ike ịkọwa ya site na ozizi ebili mmiri nke ìhè.
Compton tụrụ aro ka a na-emeso nkpọkọ dị n'etiti foton X-ray na elektrọn dị ka nkpọkọ elastic n'etiti ihe abụọ. A na-echekwa ike na momentum n'usoro a. E nyere nha nha maka mgbanwe na ebili mmiri (nke a maara dị ka mgbanwe Compton) site na:
\[ \Delta \lambda = \lambda' – \lambda = \frac{h}{m_ec} (1 – \cos \theta) \]
Ebe:
– \( \lambda \) bụ ogologo ebili mmiri mbụ nke X-ray.
– \( \lambda' \) bụ ogologo ebili mmiri nke radieshon X-ray agbasasị.
– \(h \) bụ ihe na-agbanwe agbanwe nke Planck.
– \( m_e \) bụ oke nke elektrọn.
– \( c \) bụ ọsọ nke ìhè.
– \( \theta \) bụ akụkụ mgbasa.
Nnwale na Nkwenye
Compton mere nnwale site n'iji X-ray mee ka ihe e ji graphite mee pụta ìhè ma tụọ ogologo ebili mmiri nke X-ray ndị a gbasaara. Nsonaazụ ya kwekọrọ na amụma echiche ya, na-enye ihe akaebe siri ike maka ụdị photons dị ka ihe nwere ike na ọsọ.
Mmetụta na Ojiji
Mmetụta Compton na-akwado ọdịdị nke foton ma na-eme ka ozizi quantum nke radieshon electromagnetic sikwuo ike. Ihe a nwere ojiji dị mkpa na ọgwụ na mbara igwe. Na onyonyo ahụike, a na-eji mmetụta Compton eme ihe na kọmputa tomography (CT) iji mepụta onyonyo dị elu nke ahụ dị n'ime. Na mbara igwe, mmetụta Compton na-enyere aka ịghọta radieshon mbara igwe na nhazi kpakpando.
X-ray
Nchọpụta na Nghọta
Wilhelm Conrad Röntgen chọtara X-ray n'afọ 1895. Röntgen chọpụtara na ụzarị ndị a na-anaghị ahụ anya nwere ike ịbanye n'ime ihe siri ike ma mepụta onyinyo n'elu efere foto. Ọ kpọrọ ụzarị ndị a "X-ray" n'ihi ọdịdị ha a na-amaghị.
X-ray bụ ụdị radieshon elektrọnik nwere obere ogologo ebili mmiri (0,01 ruo 10 nanomita) na ike dị elu. A na-emepụta ha mgbe elektrọn ike dị elu na-adakọ na ihe mgbaru ọsọ ígwè, na-ebelata ọsọ ha na mberede ma na-ewepụta ike n'ụdị foton X-ray.
Àgwà na Ụdị
E nwere ụdị X-ray abụọ bụ́ isi a na-emepụta:
– X-ray nke e ji mara ya: A na-emepụta ya mgbe elektrọn mejuchara elektrọn ndị furu efu site na shei dị n'ime nke atọm ndị a na-elekwasị anya, na-emepụta foton nwere ogologo ebili mmiri kpọmkwem.
– Bremsstrahlung X-ray: A na-emepụta ya mgbe elektrọn na-ebelata site na mpaghara eletriki nke nucleus atọm, na-emepụta ụdị ogologo oge X-ray na-aga n'ihu.
Mmetụta na Ojiji
Nchọpụta nke X-ray enweela mmetụta dị ukwuu n'ọtụtụ ngalaba dị iche iche, ọkachasị sayensị ọgwụ na ihe ndị e ji arụ ọrụ. N'ọgwụ, a na-eji X-ray eme ihe maka nchọpụta na ọgwụgwọ. X-ray radiography na-enye ohere iji onyonyo nke akụkụ ahụ dị n'ime, na-enyere ndị dọkịta aka ịchọpụta mgbawa, etuto ahụ, na ọrịa ndị ọzọ dị iche iche. Ọgwụgwọ radieshọn na-eji X-ray dị ike ibibi mkpụrụ ndụ kansa.
N'ihe gbasara sayensị ihe, a na-eji X-ray eme ihe na X-ray crystallography iji chọpụta nhazi atọm na molekul nke kristal. Usoro a bụ ngwa dị mkpa na kemistri, bayoloji, na sayensị ihe, na-eme ka Rosalind Franklin, James Watson, na Francis Crick chọpụta nhazi DNA.
Mmechi
Mmetụta fotoelectric, mmetụta Compton, na X-ray bụ ihe dị omimi nke emeela ka nghọta anyị banyere ọdịdị nke ìhè na ihe dị ndụ bawanye. Mmetụta fotoelectric gosipụtara ọdịdị quantum nke ìhè, mmetụta Compton kwadoro ọsọ nke photons, X-ray meghekwara ụwa ọhụrụ na onyonyo na nyocha nhazi.
Nchọpụta na nghọta nke ihe ndị a emeela ka e nwee ọtụtụ teknụzụ ndị gbanwere ọtụtụ ngalaba sayensị na injinia dị iche iche. Site na iji ọgwụ eme ihe ruo na nyocha sayensị, mmetụta fotoelectric, mmetụta Compton, na X-ray na-aga n'ihu na-arụ ọrụ dị mkpa na mmepe nke teknụzụ na ihe ọmụma mmadụ.
