Эффект Комптона

Экспериментально доказано существование особых световых частиц – фотонов.

Свет представляет собой сложное явление, сочетающее в себе свойства электромагнитной волны и свойства потока частицы.

Корпускулярно-волновой дуализм света

1. Энергия фотона определяется его частотой Е =hv.

2. соотношение между импульсом фотона и его энергией.

Фотон представляет собой частицу особого рода, которая может существовать только двигаясь со скоростью с = 3∙10⁸ .

Эффект Комптона

Особенно отчетливо проявляются корпускулярные свойства света в явлении Комптона (Артур Холи Комптон – американский физик)

 

Схема опыта Комптона

Выделяемый диаграммами Д -узкий пучок монохроматического рентгеновского излучения направляется на рассеивающее вещество Р В. Спектральный состав рентгеновского излучения исследовался с помощью рентгеновского спектрографа, состоящего из кристалла Кр и ионизационной камеры ИК.

Суть явления заключается в рассеивании фотона на свободных электронах.

Опыт показал, что разность не зависит от длины волны падающего излучения и природы рассеивающего свойства, а определяется только учетом рассеивания Q.

, где - длина волны рассеянного излучения, - комптоновская длина волны = 2,426 Пм.

Рассмотрим упругое столкновение двух частиц: налетающего фотона , с покоящимся свободным электроном .

Согласно закону сохранения энергии, , а согласно закону сохранения импульса , где W ₀ = m ₀ c ² – энергия электрона до столкновения, - энергия налетающего фотона.

- энергия электрона после столкновения

- энергия рассеянного фотона

решая уравнение совместно, получим

получим

Эффект Комптона наблюдается не только на электронах, но и на других заряженных частицах.

Эффект Комптона, фотоэффект обусловлены взаимодействием фотонов с электронами.