Задания № 3, 5, 6 · ЕГЭ

Эффект Комптона

Рассеяние фотона на электроне и изменение длины волны
2 мин чтенияСложность: Обновлено 27 сентября 2026

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.

Эффект Комптона
Изменение длины волны рентгеновского или гамма-фотона при столкновении с электроном: после рассеяния фотон имеет меньшую энергию, а электрон получает часть импульса и энергии.

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.

\(\lambda\)
длина волны фотона
м
\(\theta\)
угол рассеяния фотона
рад
\(h\)
постоянная Планка
Дж·с
\(m_e\)
масса электрона
кг

Формула эффекта Комптона

\[\Delta\lambda=\lambda'-\lambda=\frac{h}{m_e c}(1-\cos\theta)\]1

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: \(\Delta\lambda=\frac{2h}{m_e c}\).

№
Короткий пример

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.

!
Не путайте

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.

Проверьте себя

Как изменяется энергия фотона после комптоновского рассеяния под ненулевым углом?

Главное за минуту

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.