Flashcard FC284341
Por que o efeito fotoelétrico predomina em baixas energias e em materiais de alto Z, enquanto o espalhamento Compton predomina em energias intermediárias?
Questões sem classificação de assunto (Física)
IDECAN · 2014
Por que o efeito fotoelétrico predomina em baixas energias e em materiais de alto Z, enquanto o espalhamento Compton predomina em energias intermediárias?
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Resposta
Porque: o fotoelétrico decresce muito rápido com a energia (\(\propto E^{-3}\) a \(\propto E^{-4}\)) e aumenta fortemente com o número atômico, enquanto o Compton depende essencialmente da densidade eletrônica e varia pouco com a energia, tornando-se dominante na faixa intermediária.Explicação e exemplo:
O efeito fotoelétrico tem seção de choque com forte dependência em energia e em Z: \(\sigma_{photo}\propto Z^{n}/E^{3\text{–}4}\), com n grande; já o espalhamento Compton escala aproximadamente com o número de elétrons (ou seja, com Z efetivo) e varia lentamente com E: \(\sigma_{Compton}\sim\) constante (faixa intermediária).
Portanto, em baixas energias e em materiais de alto Z o fotoelétrico domina; em energias intermediárias (centenas de keV a alguns MeV) o fotoelétrico já caiu bastante e o Compton, menos dependente de E, torna-se o processo principal.
Exemplo:
Compare chumbo (Z=82) com água (Z_eff≈7). Na prática, para fótons de ~0,1 MeV o fotoelétrico domina em chumbo e remove grande parte dos fótons; para ~1 MeV o espalhamento Compton passa a ser o mecanismo principal de interação em ambos os materiais, fazendo com que os fótons percam energia por espalhamento em vez de serem totalmente absorvidos.
Veja como foi cobrado:
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