Ήταν το 1922 που ο Arthur Holly Compton, αφού διεξήγαγε μερικές μελέτες για την αλληλεπίδραση ύλη ακτινοβολίας, συνειδητοποίησε ότι όταν μια ακτίνα X χτύπησε έναν στόχο άνθρακα, υπέστη ένα διάδοση. Αρχικά, ο Compton δεν παρατήρησε τίποτα, καθώς οι μετρήσεις του έδειξαν ότι η διάσπαρτη δέσμη είχε διαφορετική συχνότητα από την προσπίπτουσα δέσμη αμέσως μετά τη διέλευση από τον στόχο.
Σύμφωνα με τη θεωρία των κυμάτων, αυτή η έννοια θεωρείται δεδομένη, καθώς η συχνότητα ενός κύματος δεν μεταβάλλεται από οποιοδήποτε φαινόμενο που συμβαίνει με αυτό, είναι χαρακτηριστικό της πηγής που το παράγει. Αλλά αυτό που διαπιστώθηκε, μέσω πειραματισμού, ήταν ότι η συχνότητα των διάσπαρτων ακτίνων Χ ήταν πάντα χαμηλότερη από τη συχνότητα των συμβάντων ακτίνων Χ, ανάλογα με τη γωνία απόκλισης. Το παρακάτω σχήμα μας δείχνει το σχήμα της εμφάνισης αυτού του φαινομένου, γνωστό ως Εφέ Compton.
Για να εξηγήσει τι συνέβη, ο Compton εμπνεύστηκε από την προσέγγιση του Αϊνστάιν, δηλαδή, ερμήνευσε τις ακτίνες Χ ως ακτίνες σωματιδίων και την αλληλεπίδραση ως σύγκρουση σωματιδίων. Η ενέργεια του φωτονίου, σύμφωνα με τον Einstein και τον Planck, θα ήταν h.f. και το διάσπαρτο φωτόνιο θα είχε ένα ηλεκτρόνιο, σε σχέση με το νόμο της εξοικονόμησης ενέργειας.
Μην σταματάς τώρα... Υπάρχουν περισσότερα μετά τη διαφήμιση;)
Η προσέγγιση λειτούργησε τέλεια, αλλά ο Compton προχώρησε ακόμη περισσότερο. Διερεύνησε επίσης την αλληλεπίδραση από την άποψη του νόμου της διατήρησης της γραμμικής ορμής. Πειραματικά, επιβεβαίωσε ότι αυτός ο νόμος ισχύει για πολλές γωνίες σκέδασης, αρκεί η γραμμική ροπή του φωτονίου να ορίζεται ως
Οπου:
- ντο - είναι η ταχύτητα του φωτός σε κενό
- Η - είναι η σταθερά του Planck
- λ - είναι το μήκος κύματος της ακτινοβολίας
Ο εφευρέτης του Cloud Chamber (Charles Wilson) έλαβε πειραματικά τις τροχιές των φωτονίων και των διάσπαρτων ηλεκτρονίων, σε συνεργασία με την Compton. Δύο παραπάνω χαρακτηριστικά είναι αξιοσημείωτα στην παραπάνω έκφραση: το ένα είναι ο επαναπροσδιορισμός της ίδιας της γραμμικής ορμής, η οποία δεν μπορεί να γραφτεί ως mv, επειδή το φωτόνιο δεν έχει μάζα. Και το άλλο χαρακτηριστικό που μπορεί να παρατηρηθεί είναι η καθιέρωση μιας σαφούς συσχέτισης μεταξύ μιας τυπικής ποσότητας σφαγίων, δηλαδή της ύλης, και μιας χαρακτηριστικώς κυματικής ποσότητας.
Η Compton ανέπτυξε περαιτέρω μια μέθοδο που απέδειξε ότι το φωτόνιο και το ηλεκτρόνιο ήταν διασκορπισμένα ταυτόχρονα, η οποία αποκλείει εξηγήσεις που περιλαμβάνουν απορρόφηση και επακόλουθη εκπομπή ακτινοβολίας.
Από τον Domitiano Marques
Αποφοίτησε στη Φυσική
Θα θέλατε να αναφέρετε αυτό το κείμενο σε σχολείο ή ακαδημαϊκό έργο; Κοίτα:
SILVA, Domitiano Correa Marques da. "Compton Effect"; Σχολείο της Βραζιλίας. Διαθέσιμο σε: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/efeito-compton.htm. Πρόσβαση στις 27 Ιουνίου 2021.
