Rozszerzenie tematu dualizmu i fotonu. Foton rozprasza się na elektronie i oddaje mu część pędu, przez co jego długość fali rośnie: Δλ=(h/m_e·c)(1−cosθ). To dowód korpuskularnej natury światła — foton ma pęd (Compton, Nobel 1927).
Co się właśnie stało?
Foton promieniowania rentgenowskiego uderzył w swobodny elektron jak kula bilardowa. Oddał mu część pędu i energii, więc odbił się „słabszy" — o mniejszej energii, a więc o większej długości fali. To jest efekt Comptona.
Przesunięcie comptonowskie:
— wzrost długości fali zależy tylko od kąta rozproszenia , a nie od długości fali padającej. Stała to comptonowska długość fali elektronu. Ponieważ , zawsze — foton nigdy nie zyskuje energii.
Skrajne przypadki:
Dla (foton leci dalej prosto) — brak zderzenia. Dla (odbicie do tyłu) przesunięcie jest największe: , bo elektron dostaje maksymalny pęd.
Dlaczego to jest ważne?
Fala nie potrafi „zderzać się" i przekazywać pędu jak cząstka. To, że rachunek zderzenia się zgadza, dowodzi, że foton ma pęd i zachowuje się jak cząstka. Efekt Comptona to jeden z filarów dualizmu korpuskularno-falowego.
Po co Ci to na maturze:
Wzór plus i zasada zachowania pędu rozwiązują zadania o rozpraszaniu Comptona. Chwyt: kąt daje Δλ, stąd i energia rozproszonego fotonu .
Zapamiętaj: rozproszony foton ma zawsze większą długość fali (mniejszą energię) — Δλ = λ_C(1−cosθ) ≥ 0. To dowód, że światło ma pęd i naturę korpuskularną.
Że foton ma pęd (p=h/λ) i zachowuje się jak cząstka w zderzeniu z elektronem.
Bo oddaje część energii i pędu elektronowi — mniejsza energia to większa λ.
Od kąta rozproszenia: Δλ=(h/m_e c)(1−cosθ), największe przy 180°.
Powiązane eksperymenty