Efectul Compton

De la Wikipedia, enciclopedia liberă

Diagrame Feynman
s-channel
u-channel

În fizică, efectul Compton sau împrăştierea Compton reprezintă scăderea energiei (şi creşterea lungimii de undă) a unui foton de raze X sau gama, la înteracţiunea acestuia cu materia. Există şi împrăştierea Compton inversă, unde fotonului îi creşte energia (scăzându-i lungimea de undă) la interacţiunea cu materia. Cantitatea cu care se măreşte lungimea de undă se numeşte deplasare Compton. Deşi există şi împrăştiere Compton nucleară, efectul Compton se referă de regulă la interacţiunea care implică doar electronii unui atom. Efectul Compton a fost descoperit de Arthur Holly Compton în 1923 şi ulterior verificat de studentul său Y. H. Woo în anii care au urmat. Arthur Compton a primit pentru această descoperire Premiul Nobel pentru Fizică în 1927.

Importanţa efectului constă în faptul că demonstrează că lumina nu poate fi explicată doar ca fenomen ondulatoriu. Împrăştierea Thomson, teoria clasică a undelor electromagnetice împrăştiate de particule cu sarcină, nu poate explica nicio modificare a lungimii de undă. Pentru a explica împrăştierea Compton, lumina trebuie să se comporte ca şi cum ar fi compusă din particule. Experimentul lui Compton a convins fizicienii că lumina se poate comporta ca un flux de particule a cărui energie este proporţională cu frecvenţa radiaţiei.

Interacţiunea între electroni şi fotoni de mare energie are ca rezultat primirea de către electron a unei părţi din energie, şi emiterea unui foton care conţine restul de energie într-o direcţie diferită de cea a originalului, astfel încât impulsul total al sistemului să se conserve. Dacă fotonul mai are suficientă energie, procesul poate fi repetat. Dacă fotonul are suficientă energie (în general câţiva eV, în preajma energiei fotonilor din domeniul luminii vizibile), poate elibera complet un electron de pe orbita atomică (proces cunoscut sub numele de efect fotoelectric).

[modifică] Formula deplasării Compton

Un foton cu lungimea de undă $\lambda \,$ soseşte din stânga, se ciocneşte cu un obiect în repaus, şi rezultă un nou foton de lungime de undă $\lambda ' \,$ la unghiul $\theta \,$ .

Compton a folosit o combinaţie de trei formule fundamentale reprezentând diferitele aspecte ale fizicii clasice şi moderne, combinându-le pentru a descrie comportamentul cuantic al luminii.