Klein-Nisina formlen er en formel, der beskriver trædelen af det samlede tværsnit af Compton spredning af lys af en elektron. Opført af Oscar Klein og Yoshio Nishina i 1928 .
Spredning af elektromagnetiske bølger med ladede partikler, hvor de indfaldende og spredte bølger har forskellige frekvenser, kaldes Compton-spredning. Differentialet og det samlede tværsnit for sådan spredning er beregnet i kvanteelektrodynamik . Det observeres ved spredning af røntgenstråler af atomers elektronskaller og spredning af gammastråler af elektroner og atomkerner.
Ændringen i bølgelængde under Compton-spredning bestemmes af formlen:
m,hvor er Compton-bølgelængden af elektronen, er vinklen mellem retningen af den indfaldende og spredte bølger, er Plancks konstant , er elektronens masse og er lysets hastighed .
Strålingsfrekvensen efter spredning bestemmes af Compton-formlen:
,hvor a er frekvensen af den indfaldende bølge. Det samlede tværsnit af Compton-spredning på en fri elektron [1] :
.Formlen bekræftes eksperimentelt af afvigelsen af fotonspredning med elektroner ved høje energier fra lavenergi- Thomson-spredningen beskrevet inden for rammerne af klassisk elektrodynamik . Hvis energien af den indfaldende foton er meget mindre end elektronens masse , det vil sige, eller hvor er Compton-bølgelængden af elektronen, reduceres Klein-Nishina-formlen til den klassiske Thomson-formel (især forholdet mellem frekvenser af hændelsen og spredte bølger mister sin vinkelafhængighed og har en tendens til enhed).
Ved høje energier, når , har formlen for det samlede tværsnit formen:
.Intensiteten af den spredte stråling i en afstand fra spredningscentret er relateret til intensiteten af den indfaldende bølge og frekvensforholdet ved relationen
,hvor er differentialspredningstværsnittet .