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Física Experimental IV Curso 2013 Clase 8 Página-1 Departamento de Física Fac. Ciencias Exactas - UNLP PN 1927 Efecto Compton COMPTON, ARTHUR HOLLY "for.

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1 Física Experimental IV Curso 2013 Clase 8 Página-1 Departamento de Física Fac. Ciencias Exactas - UNLP PN 1927 Efecto Compton COMPTON, ARTHUR HOLLY "for his discovery of the effect named after him"- WILSON, CHARLES THOMSON REES "for his method of making the paths of electrically charged particles visible by condensation of vapour"

2 Física Experimental IV Curso 2013 Clase 8 Página-2 Departamento de Física Fac. Ciencias Exactas - UNLP Efecto Compton

3 Física Experimental IV Curso 2013 Clase 8 Página-3 Departamento de Física Fac. Ciencias Exactas - UNLP Efecto Compton Phys. Rev. 22, 409 (1923) Phys. Rev. 21, 483 (1923) Phys. Rev. 21, 715 (1923) Determinaciones experimentales utilizando ranuras de dos anchos distintos. Fig 4 corresponde a la menor. Intensidad de rayos X monocromáticos dispersados a distintos ángulos por un blanco de grafito en función de la longitud de onda de la radiación dispersada. La longitud de onda de la radiación dispersada está expresada (en grados) como el ángulo de difracción producido por un cristal de calcita.

4 Física Experimental IV Curso 2013 Clase 8 Página-4 Departamento de Física Fac. Ciencias Exactas - UNLP inner shell electrons outer shell electrons Efecto Compton

5 Física Experimental IV Curso 2013 Clase 8 Página-5 Departamento de Física Fac. Ciencias Exactas - UNLP La calcita y la difracción de los rayos X del Mo. a) Cuál es la longitud de onda de la línea K del Mo? = ? b) Qué espaciado entre planos cristalinos de la calcita podrían dar lugar a la difracción observada por Compton? d = ? c) La estructura de la calcita (CO3Ca) es: Calcite, CaCO3 Rhombohedrally centred hexagonal lattice a = 499 pm, c = 1700 pm 6 Ca at 0, 0, 0 and 0, 0, 1/2 6 C at 0, 0, 1/4 and 0, 0, 3/4 18 O at x, 0, 1/4 ; 0, x, 1/4 ; -x, -x, 1/4 ; -x, 0, 3/4 ; 0, -x, 3/4 ; x, x, 3/4; with x = 0.257

6 Física Experimental IV Curso 2013 Clase 8 Página-6 Departamento de Física Fac. Ciencias Exactas - UNLP La calcita y la difracción de los rayos X del Mo.

7 Física Experimental IV Curso 2013 Clase 8 Página-7 Departamento de Física Fac. Ciencias Exactas - UNLP Conservación de la energía Conservación del impulso Efecto Compton

8 Física Experimental IV Curso 2013 Clase 8 Página-8 Departamento de Física Fac. Ciencias Exactas - UNLP Restando: C = A Efecto Compton

9 Física Experimental IV Curso 2013 Clase 8 Página-9 Departamento de Física Fac. Ciencias Exactas - UNLP Ionización Excitación Bremsstrahlung Fotones primarios Interacción de la radiación con la materia Recombinación e - -Auger EF EC CP EF Aniquilación

10 Física Experimental IV Curso 2013 Clase 8 Página-10 Departamento de Física Fac. Ciencias Exactas - UNLP Efecto Compton

11 Física Experimental IV Curso 2013 Clase 8 Página-11 Departamento de Física Fac. Ciencias Exactas - UNLP Los isótopos radiactivos: 27 años keV 2.6 años 1274 keV + Efecto Compton

12 Física Experimental IV Curso 2013 Clase 8 Página-12 Departamento de Física Fac. Ciencias Exactas - UNLP Efecto Compton Detector

13 Física Experimental IV Curso 2013 Clase 8 Página-13 Departamento de Física Fac. Ciencias Exactas - UNLP Efecto Compton

14 Física Experimental IV Curso 2013 Clase 8 Página-14 Departamento de Física Fac. Ciencias Exactas - UNLP Efecto Compton

15 Física Experimental IV Curso 2013 Clase 8 Página-15 Departamento de Física Fac. Ciencias Exactas - UNLP La energética de la desintegración radioactiva Puede obtenerse una determinación completamente acertada de las diferencias de masas atómicas a partir de las mediciones de las energías de las radiaciones nucleares siempre que el esquema de desintegración del núcleo padre sea conocido. Desintegración β - Experimentalmente:

16 Física Experimental IV Curso 2013 Clase 8 Página-16 Departamento de Física Fac. Ciencias Exactas - UNLP La energética de la desintegración radioactiva es la máxima energía cinética que aparece en el continuo espectro Además Llamando a la energía observable del proceso Entonces: Si sumamos la masa de Z electrones atómicos a ambos miembros:

17 Física Experimental IV Curso 2013 Clase 8 Página-17 Departamento de Física Fac. Ciencias Exactas - UNLP La energética de la desintegración radioactiva De donde, despreciando la diferencia de energía de ligadura de los electrones atómicos: Así, para desintegración β - : Hay varios tipos de diagramas de niveles para ilustrar el esquema de desintegración de isótopos radioactivos.

18 Física Experimental IV Curso 2013 Clase 8 Página-18 Departamento de Física Fac. Ciencias Exactas - UNLP Desintegración β +

19 Física Experimental IV Curso 2013 Clase 8 Página-19 Departamento de Física Fac. Ciencias Exactas - UNLP La energética de la desintegración radioactiva En contraste con todo otro tipo de desintegración, la energía T 0 en la desintegración por emisión de positrón no es directamente igual al cambio en masa de átomos neutros. Hay un término 2m 0 c 2 de corrección. Cuando un núcleo emite un positrón, el átomo neutro tiene un electrón menos. La desintegración β + elimina un positrón del núcleo y un electrón del átomo. El positrón vive cerca de 100 ps y se aniquila con un electrón. Se emiten dos fotones de energía hυ= m 0 c 2 = 511 keV. Se puede interpretar esta energía de 1022 keV como la energía adicional emitida en una desintegración por emisión β +.

20 Física Experimental IV Curso 2013 Clase 8 Página-20 Departamento de Física Fac. Ciencias Exactas - UNLP Insertando la masa de (Z-1) electrones a ambos lados de la ecuación: Captura Electrónica

21 Física Experimental IV Curso 2013 Clase 8 Página-21 Departamento de Física Fac. Ciencias Exactas - UNLP Efecto Compton amu amu ? 1 amu = MeV a)Cuál es la masa-energía del nivel metaestable del 56Ba137m? b) Hacer el cálculo a partir de los datos de los otros dos estados nucleares involucrados c) Que energía tienen los electrones de conversión emitidos? d) Que energía tienen los rayos X que siguen a la emisión de electrones de conversión? e) Que energía tendrían los electrones Auger?

22 Física Experimental IV Curso 2013 Clase 8 Página-22 Departamento de Física Fac. Ciencias Exactas - UNLP Efecto Compton ? amu amu 1 amu = MeV a)Cuál es la masa-energía del nivel excitado del 22Ne? b) Cuál es la energía máxima de los rayos + emitidos? c) Cuál es la energía máxima de los neutrinos emitidos siguiendo al proceso + ? d) Cuál es la energía de los neutrinos emitidos siguiendo a la captura electrónica? e) Cuál es la energía de los rayos X siguiendo a la captura electrónica? f) Puede haber electrones Auger?. Qué energía tendrían?


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