Bolo to v roku 1922, keď Arthur Holly Compton uskutočnil niekoľko štúdií o interakcii radiačnej hmoty si uvedomil, že keď röntgenový lúč zasiahol uhlíkový cieľ, utrpel a rozširovanie, šírenie. Compton si spočiatku nevšimol nič zlé, pretože jeho merania naznačovali, že rozptýlený lúč mal inú frekvenciu ako dopadajúci lúč tesne po tom, ako prešiel cez cieľ.
Podľa vlnovej teórie bol tento koncept považovaný za samozrejmosť, pretože frekvenciu vlny nemení žiadny jav, ktorý sa s ňou vyskytne, charakteristický pre zdroj, ktorý ju produkuje. Experimentom sa ale zistilo, že frekvencia rozptýlených röntgenových lúčov bola vždy nižšia ako frekvencia dopadajúcich röntgenových lúčov, v závislosti od uhla odchýlky. Nasledujúci obrázok nám ukazuje schému výskytu tohto javu, známeho ako Comptonov efekt.
Na vysvetlenie toho, čo sa stalo, sa Compton inšpiroval Einsteinovým prístupom, to znamená, že röntgenové lúče interpretoval ako lúče častíc a interakciu ako zrážku častíc. Energia dopadajúceho fotónu by podľa Einsteina a Plancka bola h.f; a rozptýlený fotón by mal elektrón, čo sa týka zákona zachovania energie.
Prístup fungoval perfektne, ale Compton zašiel ešte ďalej. Interakciu skúmal aj z pohľadu zákona zachovania lineárneho hybnosti. Experimentálne overil, že tento zákon platí pre niekoľko uhlov rozptylu, pokiaľ bol lineárny moment fotónu definovaný ako
Kde:
- ç - je rýchlosť svetla vo vákuu
- H - je Planckova konštanta
- λ - je vlnová dĺžka žiarenia
Vynálezca Mrakovej komory (Charles Wilson) experimentálne získal trajektórie fotónov a rozptýlených elektrónov v spolupráci s Comptonom. Vo vyššie uvedenom výraze sú pozoruhodné dve vlastnosti: jednou je predefinovanie samotnej lineárnej hybnosti, ktorú nie je možné zapísať ako mv, pretože fotón nemá hmotnosť; a ďalšou charakteristikou, ktorú možno pozorovať, je ustanovenie jasnej asociácie medzi typickým množstvom teliesok, teda hmotou, a charakteristicky vlnitou kvantitou.
Compton ďalej vyvinul metódu, ktorá dokázala, že fotón a elektrón boli rozptýlené súčasne, čo vylučovalo vysvetlenia týkajúce sa absorpcie a následnej emisie žiarenia.
Autor: Domitiano Marques
Vyštudoval fyziku
