Физика

за сваког по нешто

Комптонов ефекат

Преузми Word документ

Приликом фотоефекта, фотон при судару предаје целокупну своју енергију. Међутим, постоји и таква интеркција између фотона и електрона у којој фотон предаје електрону само део енергије. Амерички физичар Артур Комптон је посматрао расејање монохроматских рендгенских зрака (Х-зрака) на танким фолијама од материјала који садрже лаке атоме (пример: графит, парафин).

Приметио (1923. године) је да се зраци расејавају у различитим правцима и да поред зрака чије се таласне дужине не мењају, појављују и зраци, којима су се таласне дужине повећале у поређењу са таласним дужинама упадних зрака. Ова појава је названа Комптонов ефекат. За откриће и објашњење овог ефекта Артур Комптон је добио Нобелову награду 1927. године.

\lambda – таласна дужина фотона пре судара

\lambda ' – таласна дужина фотона после судара

\theta – угао скретања фотона

\triangle\lambda  – промена таласне дужине

Применом закона одржања енергије и импулса (на сличан начин као и при опису еластичног судара две кугле) уз коришћење релативистичке везе импулса и енергије добија се закон промене таласне дужине фотона:

\triangle\lambda =\lambda '-\lambda

\triangle\lambda =2\lambda_{c} sin^{2}\frac{\theta}{2}

\lambda_{c} – комптонова таласна дужина

\lambda_{c} =\frac{h}{m_{e}c}

me – маса електрона

На основу експерименталних података дошло се до закључка да је повећање таласне дужине расејаног зрака при Комптоновом ефекту дошло због узајамног деловања фотона са једним од електрона.

Промена таласне дужине (\triangle\lambda ) не зависи од таласне дужине, упадног угла зрачења и природе супстанце на којој се расејање врши, него само од угла \theta под којим зраци скрећу након проласка кроз танку фолију.

Пошто је:

\lambda '>\lambda

E_f^\prime = \frac{hc}{\lambda '}      E_f = \frac{hc}{\lambda}

тада је:

E_f^\prime <E_f

При судару фотон један део своје енергије предаје електрону, тако да се енергија фотона смањује.

Приликом разматрања Комптоновог ефекта претпостављено је да се фотон “сударио“ са слободним електроном. Као слободне електроне можемо да сматрамо електроне лаких елемената и периферијске електроне тешких атома, јер само су ови електрони слабо везани.

Анализа ове појаве је потврдила двоструки карактер електромагнетног зрачења – таласни и честични, што је допринело прихватању ове чињенице.

 

 


Додатак:

 

 

 

Маса и импулс фотона и Притисак светлости Корпускуларно таласни дуализам светлости