Komptono efektas (dar vadinamas Komptono išsklaidymu) yra didelės energijos rezultatas fotonas susiduria su taikiniu, kuris atpalaiduoja laisvai surištą elektronai nuo išorinio atomo ar molekulės apvalkalo. Išsklaidytos spinduliuotės bangos ilgio poslinkis patiriamas, o jo negalima paaiškinti klasikinės bangos teorija, todėl jis palaiko Einšteino fotonų teorija. Tikriausiai svarbiausia efekto reikšmė yra ta, kad jis parodė, kad šviesos nebuvo galima visiškai paaiškinti pagal bangų reiškinius. Komptono išsklaidymas yra vienas iš neelastingų šviesos išsibarstymo pagal įkrautą dalelę pavyzdžių. Taip pat įvyksta branduolio išsibarstymas, nors Comptono efektas paprastai reiškia sąveiką su elektronais.
Poveikį pirmą kartą pademonstravo 1923 m. Arthur Holly Compton (už kurį jis gavo 1927 m.) Nobelio premija fizikoje). Comptono abiturientas Y.H. Woo, vėliau patikrino poveikį.
Kaip veikia komptono sklaida
Demonstruojamas išsklaidymas pavaizduotas diagramoje. Didelės energijos fotonas (paprastai rentgeno arba
gama spindulys) susiduria su taikiniu, kurio išoriniame apvalkale yra laisvai surišti elektronai. Atsitiktinis fotonas turi tokią energiją E ir linijinis impulsas p:E = hc / lambdap = E / c
Fotonas dalį savo energijos atiduoda vienam iš beveik laisvų elektronų, pavidalu kinetinė energija, kaip buvo galima tikėtis dalelių susidūrimo metu. Mes žinome, kad turi būti išsaugota visa energija ir linijinis impulsas. Analizuodami šiuos energijos ir impulsų ryšius su fotonu ir elektronu, gausite tris lygtis:
- energija
- x-komponentų impulsas
- y-komponentų impulsas
... iš keturių kintamųjų:
- Phi, elektrono išsibarstymo kampas
- teta, išsklaidymo fotono kampas
- Ee, galutinė elektrono energija
- E', galutinė fotono energija
Jei mums rūpi tik fotono energija ir kryptis, tada elektronų kintamuosius galima traktuoti kaip konstantas, tai reiškia, kad įmanoma išspręsti lygčių sistemą. Sujungdamas šias lygtis ir panaudodamas keletą algebrinių gudrybių kintamiesiems pašalinti, Komptonas pasiekė sekančias lygtis (kurios akivaizdžiai susijusios, nes energija ir bangos ilgis yra susijusios fotonai):
1 / E' - 1 / E = 1/( mec2) * (1 - kos teta)lambda' - lambda = h/(mec) * (1 - kos teta)
Vertė h/(mec) yra vadinamas Kompono elektrono bangos ilgis ir kurio vertė yra 0,002426 nm (arba 2,426 x 10-12 m). Tai, žinoma, nėra tikrasis bangos ilgis, bet tikrai proporcinga bangos ilgio banga.
Kodėl tai palaiko fotonus?
Ši analizė ir išvedimas yra pagrįsti dalelių perspektyva, o rezultatus lengva patikrinti. Pažvelgus į lygtį paaiškėja, kad visą poslinkį galima išmatuoti vien kampu, kuriuo fotonas išsisklaido. Visa kita, esanti dešinėje lygties pusėje, yra konstanta. Eksperimentai rodo, kad taip yra, nes tai labai palaiko fotonų šviesos interpretaciją.
Redaguota Anne Marie Helmenstine, Ph.