Reflexion von EM-/Gamma-Strahlen an Metallplatte
Tobias Hampe
warum werden EM-Strahlen an einer Metallplatte reflektiert, während
Gamma-Strahlen sie durchdringen.
Gruss
Tobias Hampe
Gregor Scholten
11457.news.dfncis.de:
> warum werden EM-Strahlen an einer Metallplatte reflektiert, während
> Gamma-Strahlen sie durchdringen.
Gamma-Strahlen zählen zu den EM-Strahlen, zeichnen sich nur eben durch eine
sehr viel kleinere Wellenlänge aus als andere Arten von EM-Strahlung wie
UV, Licht, Infrarot und Radiowellen.
Daß nun z.B. Licht oder Radiowellen an einer Metallplatte reflektiert
werden, liegt daran, daß die Wellenlänge sehr viel größer ist als der
Abstand zwischen benachbarten Atomen des Metalls.
Bei Gammastrahlen ist die Wellenlänge hingegen deutlich kleiner als der
Atomastand, daher können sie die Metallplatte nahezu ungehindert
durchdringen.
Michael Dahms
>
> Daß nun z.B. Licht oder Radiowellen an einer Metallplatte reflektiert
> werden, liegt daran, daß die Wellenlänge sehr viel größer ist als der
> Abstand zwischen benachbarten Atomen des Metalls.
Ach, bei Quarzglas ist also der Atomabstand dann so groß, daß da auch
sichtbares Licht durchgeht?
Michael Dahms
Gregor Scholten
65464.news.dfncis.de:
ich sprach von Metall. Quarzglas ist kein Metall.
Michael Dahms
Könnte das Reflexionsvermögen von Metallen dann nicht vielleicht etwas
mit ihrer Elektronenstruktur zu tun haben?
Michael Dahms
Falk Scharnberg
>> >> Daß nun z.B. Licht oder Radiowellen an einer Metallplatte reflektiert
>> >> werden, liegt daran, daß die Wellenlänge sehr viel größer ist als der
>> >> Abstand zwischen benachbarten Atomen des Metalls.
>> > Ach, bei Quarzglas ist also der Atomabstand dann so groß, daß da auch
>> > sichtbares Licht durchgeht?
>>
>> ich sprach von Metall. Quarzglas ist kein Metall.
>
>Könnte das Reflexionsvermögen von Metallen dann nicht vielleicht etwas
>mit ihrer Elektronenstruktur zu tun haben?
Ja, deswegen ist da ja auch das Verhaeltnis Atomabstand-Wellenlaenge da so
wichtig. Jedes Metall ist fuer Gamma transparent und bei sichtbarem Licht opaque.
Metalle haben quasi freie Elektronen, die sich in einem periodischen Potential
(durch die Atomkerne) befinden. Andere Stoffe haben dies nicht so.
Falk
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Michael Dahms
>
> Jedes Metall ist fuer Gamma transparent und bei sichtbarem Licht opaque.
Meinst Du mit "transparent", daß der Absorptionskoeffizient von 1
verschieden ist?
Michael Dahms
Bernhard Steiger
Tobias Hampe schrieb:
>
> Hallo NG,
>
> warum werden EM-Strahlen an einer Metallplatte reflektiert, während
> Gamma-Strahlen sie durchdringen.
Wie Gregor schon schrieb, ist Gammastrahlung eine Variante von
EM-Strahlung. Metalle sind leitfähig, sie haben freibewegliche
Elektronen. Wirkt ein EM-Feld auf dieses Material ein, dann kommt es zu
Verschiebungsströmen, die das Innere des Körpers feldfrei werden lassen.
Bei kleinen Frequenzen (kleinen, Photonenenergien, großen Wellenlängen)
können die Elektronen auf Grund ihrer Beweglichkeit das auch leisten.
Die Folge ist, das E-Feld kann nicht oder nur sehr gering ins Metall
eindringen. Diese Strahlung wird also reflektiert. Die Theorie dazu hat
Drude (schau mal im Bergmann/Schäfer "Optik" nach) vor langer Zeit
ausgearbeitet und gilt ganz gut für Metalle bis in den
Wellennängenbereich von 10 µm, als grobe Schätzung auch darunter.
Lasertechniker lernen, dass der Reflexionsgrad um so größer ist, je
höher die Leitfähigkeit des Materials und je geringer die Frequenz der
Strahlung ist.
Nun noch zur Energieerhaltung: Reflexion + Transmission + Absorption = 1
(bei vernachlässigter Streuung). Bei dicken Metallteilen ist die
Transmission ziehmlich genau Null. Also gilt A + R = 1. Super poliertes
Cu hat bei 10,6 µm ein R von 99,8% also werden ca. 0,2% der Strahlung
tatsächlich absorbiert. Bei 1,06 µm: R = 98% - 98,5% also werden auch
1,5% bis 2% und damit 10mal soviel absorbiert.
Bei Gammastrahlen können die Elektronen dem Wechselfeld nicht mehr
folgen, d.h. entweder sie tun nichts oder sie absorbieren einen kleinen
Teil der Energie und diese Effekten werden nennt man dann Comptoneffekt
oder Photoeffekt.
>
> Gruss
> Tobias Hampe
Ciao Bernhard
Falk Scharnberg
Mit transparent meine ich, dass der Brechungsindex real ist, woraus folgt, dass
der Absorptionskoeffizient verschwindet.
Michael Dahms
>
> Mit transparent meine ich, dass der Brechungsindex real ist, woraus folgt, dass
> der Absorptionskoeffizient verschwindet.
Hm, Metall hat für Gammastrahlung einen von Null verschiedenen
Absorptionskoeffizienten - er "verschwindet" nicht.
Michael Dahms
Falk Scharnberg
Ich vergass zu erwaehnen: in erster Naeherung.
( Modell mit Elektronen in klassischer, gedaempfter harmonischer Schwingung,
wobei eines frei ist (\omega=0) ).
Wenn die Daempfung wesentlich kleiner als die Frequenz des Lichtes ist und die
Frequenz des Lichtes groesser als die Plasmafrequenz (geteilt durch die Wurzel
aus dem Anteil der Dielektrizitaetskonstante, der von den gebundenen Elektronen
stammt und hier in Naeherung als reell und konstant angenommen wird), dann wird
die gesamte Dielektrizitaetskonstante positiv. Der Brechungsindex als Wurzel
davon wird dann reell und das Medium transparent. Das meinte ich, ist aber
natuerlich nur eine Naeherung.
Falk