Ефект на Комптън

Илюстрация на явлението ефект на Комптън

Ефект на Комптън е вид нееластично разсейване на високоенергетични фотони (рентгенови лъчи и гама-лъчи) от свободни или слабосвързани електрони, при което се променя дължината на вълната на фотоните.

Ефектът е открит през 1923 година от американския физик Артър Холи Комптън, който получава Нобелова награда за физика през 1927 година за неговото откритие.

При разсейването на фотон от електрон честотите на фотона съответно преди и след разсейването $\ \nu$ и $\ \nu'$ са свързани с уравнението:

$\nu'=\nu\;{1\over {1 + {h\nu\over {m_ec^2}}(1-\cos\alpha)}},$

където $\ \alpha$ е ъгълът на разсейване (между посоката на разпространение на фотона преди и след разсейването).

Ако се премине към дължина на вълната:

$\ \lambda'-\lambda=\lambda_k(1-\cos\alpha),$

където $\lambda_k={h\over {m_ec}}$ се нарича комптонова дължина на вълната.

За електрона $\lambda_k=2,4263 \cdot 10^{-12}$ m. Намаляването на енергията на фотона след комптоновото разсейване се нарича комптоново отместване. В класическата електродинамика разсейването на електромагнитните вълни от електрически заряд (томсоново разсейване, по името на Джоузеф Джон Томсън) не е съпроводено с намаляване на честотата им.

Обяснението на ефекта на Комптън не е възможно в рамките на класическата електродинамика. Според класическата физика електромагнитната вълна е непрекъсната и не би трябвало да променя дължината си при разсейване от свободни електрони. Ефектът на Комптън е директно доказателство за квантуване на електромагнитната вълна и потвърждава съществуването на фотона. Ефектът на Комптън е още едно доказателство за корпускулярно-вълновия дуализъм на микрочастиците.

Източници

• „Эффект Комптона“, статия в Уикипедия на руски от 14 януари 2010.