Эффект Комптона
Эффект Комптона — это увеличение длины волны фотона при его рассеянии на свободном или слабо связанном электроне. Явление объясняется столкновением фотона и электрона и показывает корпускулярные свойства света.
Для описания столкновения используют импульс фотона \(p=\frac{h}{\lambda}\). При рассеянии выполняются законы сохранения энергии и импульса. Фотон передаёт электрону часть энергии, поэтому его частота уменьшается, а длина волны увеличивается.
Формула эффекта Комптона
Здесь \(\lambda\) — длина волны падающего фотона, \(\lambda'\) — длина волны рассеянного фотона, \(\theta\) — угол рассеяния. Величина \(\frac{h}{m_e c}\) называется комптоновской длиной волны электрона и примерно равна \(2{,}43\cdot10^{-12}\) м.
Если фотон рассеивается вперёд, \(\theta=0\), то \(\Delta\lambda=0\). При рассеянии назад, \(\theta=180^\circ\), изменение длины волны максимально: \(\Delta\lambda=\frac{2h}{m_e c}\).
При \(\theta=90^\circ\) имеем \(\cos90^\circ=0\), поэтому \(\Delta\lambda=\frac{h}{m_e c}\). Длина волны увеличивается на одну комптоновскую длину волны электрона.
Эффект Комптона не является длиной волны де Бройля электрона. Длина волны де Бройля описывает волновые свойства движущейся частицы, а эффект Комптона — изменение длины волны фотона при столкновении.
Как изменяется энергия фотона после комптоновского рассеяния под ненулевым углом?
Главное
- Эффект Комптона — увеличение длины волны фотона при рассеянии на электроне.
- Изменение определяется формулой \(\Delta\lambda=\frac{h}{m_e c}(1-\cos\theta)\).
- Явление подтверждает корпускулярно-волновой дуализм света: фотон переносит энергию и импульс.