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c03:scattering_thomson

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Linea 1: Linea 1:
 +====== A3.3 Interazione radiazione elettrone libero: lo Scattering Thomson ======
  
 +<WRAP justify>
 +Le leggi di conservazione proibiscono che un fotone venga
 +assorbito da un elettrone libero. Nell'ipotesi di elettrone a
 +riposo ed energie non relativistiche si dovrebbe ad esempio
 +richiedere:
 +\\
 +\\
 +$$ h\nu= \frac {1}{2}m_ev^2 
 +\\
 +\\
 +\frac {h\nu}{c}=m_eV$$
 +\\
 +\\
 +che ammette solo la non-soluzione $v=2c$. Un fotone però può
 +essere deflesso ([[wp.it>Scattering|scatterato]]) e, nel caso più 
 +generale ([[wp.it>Effetto Compton]]), le leggi di conservazione:
 +\\
 +\\
 +$$h\nu+m_ec^2 = h\nu\prime +mc^2$$
 +\\
 +\\
 +$$h\nu/c = mv+h\nu'/c$$
 +\\
 +\\
 +forniscono l'atteso valore di <tex>$\nu\prime$</tex> per ogni angolo di
 +deflessione. Al limite non relativistico di basse energie
 +l'effetto Compton si riduce allo [[wp.it>scattering Thomson]], la cui
 +efficienza può essere calcolata anche classicamente.
 +
 +
 +La forza agente su un elettrone a riposo in un campo di radiazione
 +elettromagnetica in cui il campo elettrico è descritto dalla
 +relazione
 +\\
 +\\
 +$$E=E_0 sin\omega t$$
 +\\
 +\\
 +si avrà $F=eE=m_ea$. L'accelerazione dell'elettrone risulta
 +quindi pari, istante per istante, a $$a=F/m_e=eE_0sin\omega
 +t/m_e$$
 +
 +Dalle leggi classiche dell'elettromagnetismo è noto che una
 +carica accelerata irradia una potenza 
 +\\
 +\\
 +$$P=\frac {2}{3}\frac
 +{e^2a^2}{c^3}=\frac {2}{3} \frac {e^4E_0^2sin^2\omega t}{c^3m_e^2}$$
 +\\
 +\\
 +Nel contempo, la potenza trasportata per unità di area dall'onda
 +incidente e' data dal modulo del [[wp.it>vettore di Poynting]]
 +\\
 +\\
 +$$S=|\frac{c}{4\pi} \overline E \land \overline H|=\frac
 +{c}{4\pi}E_0^2sin^2\omega t$$
 +\\
 +\\
 +Un elettrone diffonde quindi una frazione della potenza incidente
 +\\
 +\\
 +$$\sigma_T= P/S= \frac {8\pi}{3}(\frac {e^2}{m_ec^2})^2$$
 +\\
 +\\
 +In
 +termini di fotoni $\sigma_T$ rappresenta quindi la probabilità
 +che un fotone sia diffuso da un elettrone, e $n_e\sigma_T$ sarà
 +la probabilità che un fotone sia diffuso da n<sub>e</sub> elettroni
 +nell'unità di volume.
 +</WRAP>
 +\\
 +----
 +\\
 +~~DISQUS~~

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