2 Fragen zu Compton

Der Compton-Effekt ist ein physikalisches Phänomen, bei demöntgen- oder Gammastrahlen an Elektronen gestreut werden und dabei ihre Wellenlänge ändern. Dieses Phänomen wurde 1923 von Arthur H. Compton entdeckt und ist ein Beweis für die Teilchenn des Lichts. Beim Compton-Effekt trifft ein Photon (ein Lichtteilchen) auf ein Elektron und überträgt einen Teil seiner Energie und seines Impulses auf das Elektron. Dadurch wird das Elektron aus seiner ursprünglichen Position herausgeschleudert, und das Photon wird in eine andere Richtung gestreut. Die Wellenlänge des gestreuten Photons ist länger (d.h. die Energie ist geringer) als die des einfallenden Photons. Die Änderung der Wellenlänge hängt vom Streuwinkel ab und kann durch die Compton-Formel beschrieben werden: \[ \Delta \lambda = \lambda' - \lambda = \frac{h}{m_e c} (1 - \cos \theta) \] Dabei ist: - \(\Delta \lambda\) die Änderung der Wellenlänge, - \(\lambda\) die ursprüngliche Wellenlänge des Photons, - \(\lambda'\) die Wellenlänge des gestreuten Photons, - \(h\) das Plancksche Wirkungsquantum, - \(m_e\) die Masse des Elektrons, - \(c\) die Lichtgeschwindigkeit, - \(\theta\) der Streuwinkel des Photons. Der Compton-Effekt ist ein wichtiger Beleg für die Quantenmechanik und zeigt, dass Licht sowohl Wellen- als auch Teilcheneigenschaften besitzt.

Der Compton-Effekt dominiert im Energiebereich von etwa 100 keV bis 10 MeV. In diesem Bereich ist die Wahrscheinlichkeit für Compton-Streuung am höchsten, da die Photonenenergie ausreichend ist, um Elektronen aus den Atomen herauszustoßen, aber nicht hoch genug, um Paarbildung (die bei höheren Energien dominiert) zu verursachen. Der Dosisaufbaueffekt bei Photonenstrahlung tritt auf, weil die Photonen, die in das Gewebe eindringen, ihre Energie nicht sofort vollständig abgeben. Stattdessen erzeugen sie sekundäre Elektronen, die eine gewisse Strecke zurücklegen, bevor sie ihre Energie deponieren. Dies führt dazu, dass die Dosis im Gewebe zunächst ansteigt, bis ein Maximum erreicht wird, und dann wieder abfällt. Der Punkt, an dem die Dosis maximal ist, wird als Dosismaximum oder Aufbautiefe bezeichnet. Dieser Effekt ist besonders relevant in der Strahlentherapie, da er die Verteilung der Dosis im Gewebe beeinflusst.