Es war im Jahr 1922, als Arthur Holly Compton, nachdem er einige Interaktionsstudien durchgeführt hatte, Strahlung-Materie, erkannte, dass ein Röntgenstrahl, wenn er auf ein Kohlenstoffziel trifft, einen Verbreitung. Compton bemerkte zunächst nichts, da seine Messungen zeigten, dass der gestreute Strahl eine andere Frequenz hatte als der einfallende Strahl, kurz nachdem er das Ziel passiert hatte.
Nach der Wellentheorie war dieses Konzept selbstverständlich, da die Frequenz einer Welle durch kein bei ihr auftretendes Phänomen verändert wird, sondern charakteristisch für die Quelle ist, die sie erzeugt. Durch Experimente wurde jedoch herausgefunden, dass die Frequenz der gestreuten Röntgenstrahlen je nach Ablenkwinkel immer niedriger war als die Frequenz der einfallenden Röntgenstrahlen. Die folgende Abbildung zeigt uns das Schema des Auftretens dieses Phänomens, bekannt als Compton-Effekt.
Um zu erklären, was passiert ist, ließ sich Compton von Einsteins Ansatz inspirieren, dh er interpretierte die Röntgenstrahlen als Teilchenstrahlen und die Wechselwirkung als eine Kollision von Teilchen. Die Energie des einfallenden Photons wäre nach Einstein und Planck h.f; und das gestreute Photon hätte im Hinblick auf den Energieerhaltungssatz ein Elektron.
Der Ansatz funktionierte perfekt, aber Compton ging noch weiter. Er untersuchte die Wechselwirkung auch unter dem Gesichtspunkt des Impulserhaltungssatzes. Experimentell bestätigte er, dass dieses Gesetz für mehrere Streuwinkel gilt, solange das lineare Moment des Photons definiert war als
Wo:
- ç – ist die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum
- H – ist die Plancksche Konstante
- λ – ist die Wellenlänge der Strahlung
Der Erfinder der Wolkenkammer (Charles Wilson) hat in Zusammenarbeit mit Compton experimentell die Flugbahnen von Photonen und gestreuten Elektronen ermittelt. Im obigen Ausdruck sind zwei Merkmale bemerkenswert: Eine ist die Neudefinition des linearen Impulses selbst, der nicht geschrieben werden kann als mv, weil das Photon keine Masse hat; und das andere zu beobachtende Merkmal ist die Feststellung einer klaren Assoziation zwischen einer typischen Quantität von Korpuskeln, dh der Materie, und einer charakteristischen wellenförmigen Quantität.
Compton entwickelte eine Methode weiter, die bewies, dass Photon und Elektron gleichzeitig gestreut werden, was Erklärungen mit Absorption und anschließender Emission von Strahlung ausschließt.
Von Domitiano Marques
Abschluss in Physik