Это было в 1922 году, когда Артур Холли Комптон после проведения некоторых исследований взаимодействия радиационная материя, понял, что когда рентгеновский луч попадает в углеродную мишень, он подвергается распространение. Первоначально Комптон не заметил ничего неправильного, поскольку его измерения показали, что рассеянный луч имел другую частоту, чем падающий, сразу после того, как он прошел через цель.
Согласно волновой теории, это понятие считалось само собой разумеющимся, так как частота волны не изменяется никакими явлениями, происходящими с ней, и является характеристикой источника, который ее производит. Но в результате экспериментов было обнаружено, что частота рассеянных рентгеновских лучей всегда была ниже, чем частота падающих рентгеновских лучей, в зависимости от угла отклонения. На рисунке ниже показана схема возникновения этого явления, известного как Комптон эффект.
Чтобы объяснить, что произошло, Комптон был вдохновлен подходом Эйнштейна, то есть он интерпретировал рентгеновские лучи как пучки частиц, а взаимодействие как столкновение частиц. Энергия падающего фотона, согласно Эйнштейну и Планку, была бы h.f; и рассеянный фотон имел бы электрон в соответствии с законом сохранения энергии.
Подход сработал отлично, но Комптон пошел еще дальше. Он также исследовал взаимодействие с точки зрения закона сохранения количества движения. Экспериментально он подтвердил, что этот закон справедлив для нескольких углов рассеяния, пока линейный момент фотона определялся как
Где:
- ç - скорость света в вакууме
- ЧАС - постоянная Планка
- λ - длина волны излучения
Изобретатель Тучной камеры (Чарльз Вильсон) экспериментально получил траектории фотонов и рассеянных электронов в сотрудничестве с Комптоном. В приведенном выше выражении примечательны две особенности: первая - это переопределение самого линейного количества движения, которое нельзя записать как мв, потому что фотон не имеет массы; и другая характеристика, которую можно наблюдать, - это установление четкой связи между типичным количеством корпускул, то есть материей, и характерной волнообразной величиной.
Комптон далее разработал метод, который доказал, что фотон и электрон рассеиваются одновременно, что исключает объяснения, связанные с поглощением и последующим испусканием излучения.
Домициано Маркес
Закончил факультет физики