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Flashcard FC284804

Por que um fóton espalhado por efeito Compton tem energia menor que a incidente (para θ≠0) e qual a energia característica dos fótons de aniquilação da produção de pares?

Questões sem classificação de assunto (Física)

IDECAN · 2014

De acordo com o assunto Física: Questões sem classificação de assunto (Física), responda:

Por que um fóton espalhado por efeito Compton tem energia menor que a incidente (para θ≠0) e qual a energia característica dos fótons de aniquilação da produção de pares?
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Resposta

Compton: o fóton perde energia segundo \(E'=\dfrac{E}{1+\dfrac{E}{m_ec^2}(1-\cos\theta)}\), logo \(E' Produção de pares: a aniquilação do pósitron gera dois fótons de 511 keV.

No efeito Compton a energia do fóton espalhado depende do ângulo \(\theta\) porque parte da energia é transferida ao elétron; isso é descrito por
\(E'=\dfrac{E}{1+\dfrac{E}{m_ec^2}(1-\cos\theta)}\), com \(m_ec^2=511\ \text{keV}\).

Exemplo:
Fóton incidente de 2 MeV espalha com \(\theta=60^\circ\):
\(E=2000\ \text{keV},\ m_ec^2=511\ \text{keV}\) → \(\dfrac{E}{m_ec^2}=\dfrac{2000}{511}\approx3{,}915\).
Denominador: \(1+3{,}915(1-\cos60^\circ)=1+3{,}915(0{,}5)=2{,}9575\).
Assim \(E'=\dfrac{2000}{2{,}9575}\approx676\ \text{keV}\) (menor que 2000 keV).

Na produção de pares, fótons com energia >1022 keV podem gerar um par elétron–pósitron; o pósitron aniquila-se com um elétron produzindo dois fótons de 511 keV emitidos em direções opostas.
Exemplo: um fóton de 5 MeV gera par; a aniquilação do pósitron produz dois fótons de 511 keV que são radiação secundária característica.




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