Efekt Comptona

Efekt Comptona, zjawisko Comptona jest to zjawisko rozpraszania kwantów promieniowania γ (gamma) oraz kwantów promieniowania rentgenowskiego na elektronach swobodnych lub słabo związanych. W wyniku rozpraszania kwant obniża swoją energię i zmienia kierunek rozchodzenia się. W wyniku zderzenia z kwantem promieniowania elektron uzyskuje energię kinetyczną, a długość fali fotonu zmienia się o wartość:

\(\Delta \gamma=\frac{h}{m_ec}(1-cos \Theta)\)

gdzie:

\(\Delta \gamma\) - przyrost długości fali fotonu - to tak zwane przesunięcie komptonowskie,

\(h\) - stała Plancka,

\(m_e\) - masa spoczynkowa elektronu,

\(c\) - prędkość światła,

\(\Theta\) - kąt rozproszenia kwantu.

Efekt ma największe znaczenie przy energiach rzędu 0,5 MeV.

Znaczenie zjawiska Comptona

Zjawiska Comptona nie dało się wyjaśnić na gruncie klasycznej teorii falowej. Podobnie jak w zjawisku fotoelektrycznym zewnętrznym wyjaśnienie opierało się na założeniu, że światło ma charakter kwantowy. Doświadczenie potwierdza, że istnieją fotony jako skończone kwanty (porcje) energii.

Kwanty światła rozpraszają się w zderzeniach z pojedynczymi elektronami. Zarówno przed, jak i po zderzeniu zachowują się jak klasyczne cząstki, czyli strumień fotonów. Jednocześnie jednak w tym samym doświadczeniu pomiar energii (długości fali) rozproszonego promieniowania opierał się o wykorzystanie jego falowej natury (dyfrakcja).

Doświadczenie Comptona było pierwszym, a dziś jednym z najbardziej eleganckich doświadczeń, które demonstrują korpuskularną naturę promieniowania elektromagnetycznego.

Wkrótce dualizm korpuskularno-falowy stał się powszechnie uznaną koncepcją.

Inne zagadnienia z tej lekcji

Fizyka klasyczna a kwantowa

Efekt fotoelektryczny

Dualizm korpuskularno-falowy

Foton

Fale de Broglie'a

Zasada nieoznaczoności