Der Namensgeber für den Compton-Effekt

Arthur Holly Compton

Karl-Heinz Szeifert 1 Jun, 2017 10:00

Tag für Tag kämpfen wir mit ihr und gegen sie - "die Streustrahlung", die durch den Compton-Effekt entsteht! Spätestens alle fünf Jahre dürfen wir uns den Compton-Effekt im Rahmen der Aktualisierung unserer Fackunde aufs Neue erklären lassen. Arthur Holly Compton hat die Streustrahlen als erster entdeckt und beschrieben.

Nachstehend ein kleines Porträt des Nobelpreisträgers von 1927.

Arthur Holly Compton (* 10. September 1892 in Wooster, Ohio; † 15. März 1962 in Berkeley, Kalifornien) war ein US-amerikanischer Physiker.

Ausbildung und Beruf
Nach Abschluss der Schule besuchte Compton das College von Wooster, wo sein Vater, Elias Compton, als Dekan und Professor tätig war. Nach erfolgreicher Graduierung (1913) wechselte Compton an die Princeton University, um dort Physik zu studieren. Hier erwarb er 1914 seinen Master Degree, zwei Jahre später folgte der Doktortitel. Nach einer Tätigkeit in der freien Wirtschaft arbeitete er für ein Jahr (1919) an der Universität Cambridge. 1920 erhielt Compton den Ruf der Washington University (St. Louis, Missouri). Er wechselte 1923 an die University of Chicago. Von 1942 bis 1945 war Compton im Rahmen des Manhattan-Projektes Leiter der Plutoniumforschungsabteilung (→Atomwaffe). Nach dem Zweiten Weltkrieg kehrte er nach Saint Louis (Missouri) zurück.

Forschung
Compton untersuchte um 1922 die Streuung von monochromatischen Röntgenstrahlen an Kristallen und machte folgende Beobachtung: Die gestreute Strahlung wies eine geringere Energie bzw. eine größere Wellenlänge auf als die Strahlung vor der Streuung. Dieses Versuchsergebnis ließ den Schluss zu, dass die Wellenlänge hochenergetischer elektromagnetischer Strahlung sich ändert, wenn sie an Elektronen gestreut wird. Demzufolge, so folgerte Compton weiter, muss die Strahlung Teilchencharakter besitzen. Er fand schließlich folgende Erklärung auf Basis des Photonen-Modells (Max Planck, Albert Einstein). Trifft ein Röntgenphoton (Röntgenquant) mit einer bestimmten Energie und einem bestimmten Impuls auf ein Elektron, dann überträgt es beim Zusammenprall einen geringen Anteil seiner Energie und seines Impulses auf das Elektron. Das Photon wird unter einem bestimmten Winkel gegen die Einfallsrichtung abgelenkt, während das Elektron unter einem anderen Winkel ausweicht (Rückstoßelektron). Der Physiker hatte hiermit den später nach ihm benannten Compton-Effekt entdeckt.

Nobelpreis und Ehrungen
Nur wenig später gelang es seinem schottischen Kollegen Charles T. R. Wilson die „ausweichenden“ Elektronen mit einer Nebelkammer nachzuweisen. Für diese Arbeiten teilten sich Compton und Wilson 1927 den Nobelpreis für Physik. Neben den Arbeiten mit Röntgenstrahlung und Gammastrahlung beschäftigte sich Compton auch mit Kettenreaktionen und kosmischen Strahlen. 1932 wurde er korrespondierendes Mitglied der Preußischen Akademie der Wissenschaften. 1957 wurde er von der Stadt Remscheid mit der Röntgen-Plakette ausgezeichnet.

Einsatz gegen Atomwaffen
Seine Beteiligung an der Entwicklung der Atombombe im Rahmen des Manhattan-Projekts belasteten Compton sehr. Er veröffentlichte 1956 ein Buch mit dem Titel "Die Atombombe und ich". Zusammen mit 18 anderen Nobelpreisträgern unterschrieb er die Mainauer Erklärung vom 15. Juli 1955, die gegen den Einsatz von Atomwaffen aufruft[1].

Quelle: http://de.wikipedia.org/wiki/Arthur_Holly_Compton


Für alle, die nicht bis zum nächsten Aktualisierungskurs warten wollen? Hier nochmals eine kurze Beschreibung des Compton-Effekts!


Der Compton-Effekt
Trifft Photonenstrahlung auf Materie, so kann neben der klassischen Streuung und dem Photoeffekt mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit ein weiterer Effekt auftreten: der Compton-Effekt. Die Wahrscheinlichkeit für das Auftreten des Compton-Effekts ist bei mittleren Energien relativ groß, sie nimmt bei höheren Energien ab. Sie nimmt linear, also mit Z1, mit der Kernladungszahl zu.

Compton-Effekt

Bei diesem Prozess werden ebenfalls Elektronen aus der Atomhülle herausgeschlagen. Ein Photon wird jedoch nicht vollständig absorbiert, sondern breitet sich mit geringerer Energie als vorher in einer anderen Richtung aus. Es wird also gestreut.

Die Energie h · f des auftreffenden Photons wird auf die gestreute Strahlung mit der Energie h · f' und die kinetische Energie des herausgeschlagenen Elektrons verteilt. Da der Comptoneffekt an sehr leicht gebundenen, also an den Elektronen der äußeren Schalen bzw. an freien Elektronen am wahrscheinlichsten ist, spielt die Bindungsenergie der Elektronen praktisch keine Rolle.
compton-effekt

Ein Photon der Energie E = h · f schlägt aus dem Atomverband ein Elektron heraus. Dabei wird ein Teil der Energie auf das Elektron als kinetische Energie übertragen, der andere Teil steckt in dem gestreuten Photon mit der Energie h · f'

Der Compton-Effekt nimmt umgekehrt proportional mit der Energie ab und nimmt, wie erwähnt, proportional mit der Kernladungszahl Z zu.

Quelle: http://www.onmeda.de/strahlenmedizin/ionisierende_strahlung_reichweite-paarbildung-2413-4.html

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