EFECTUL COMPTON

DEFINITIE• efectul Compton sau împrăştierea Compton reprezintă scăderea

energiei (şi creşterea lungimii de undă) a unui foton de raze Xsau gama, la interacţiunea acestuia cu materia

• Interacţiunea între electroni şi fotoni de mare energie are ca rezultat primirea de către electron a unei părţi din energie, şi emiterea unui foton care conţine restul de energie într-o direcţie diferită de cea a originalului, astfel încât impulsul total al sistemului să se conserve. Dacă fotonul mai are suficientă energie, procesul poate fi repetat. Dacă fotonul are suficientă energie (în general câţiva eV, în preajma energiei fotonilor din domeniul luminii vizibile), poate elibera complet un electron de pe orbita atomică (proces cunoscut sub numele de efect fotoelectric).

• Radiaţia difuzată de electronii “liberi” ai materialului (este vorba de electronii slab legaţi, cu energie de legătură cu atomul părinte mai mică decât cea a fotonului incident) conţine atât o componentă cu aceeaşi lungime de undă cu a radiaţiei incidente, dar şi radiaţii cu lungime de undă mai mare decât radiaţia incidentă. Alături de radiaţia electromagnetică împrăştiată cu o lungime de undă mărită, sistemul conţine şi aşa-zisul "electron de recul", electron iniţial slab legat, considerat liber şi care îşi schimbă energia cinetică sub acţiunea razelor X incidente.

• Compton a folosit o combinaţie de trei formule fundamentale reprezentând diferitele aspecte ale fizicii clasice şi moderne, combinându-le pentru a descrie comportamentul cuantic al luminii.

- Lumina ca particulă, anterior observată în efectul fotoelectric. -Dinamica relativistă: teoria relativităţii restrânse -Trigonometrie: teorema cosinusuluiRezultatul final este Ecuaţia împrăştierii Compton:

este cunoscută sub numele de Lungime de undă Compton.

• λ - lungimea de undă a fotonului incidentλ' - lungimea de undă a fotonului după împrăştiereme - masa electronuluiθ - unghiul sub care se schimbă direcţia de deplasare a fotonului (unghiul de difuzie)h - constanta lui Planckc - viteza luminii.

O COMPARAŢIE ÎNTRE EFECTUL FOTOELECTRIC ŞI ÎMPRĂŞTIEREA COMPTON

• Atât efectul fotoelectric, cât şi efectul Compton fac referire la interacţiuni dintre radiaţia electromagnetică şi electroni, ambele putând fi explicate doar luând în considerare natura corpusculară a undelor electromagnetice. Efectele sunt diferite deoarece, dacă în cazul undelor electromagnetice din zona spectrului vizibil fotonul îşi transferă întreaga energie electronului, în cazul razelor X radiaţia Roentgen incidentă este împrăştiată la contactul cu electronul, fenomen însoţit de creşterea lungimii de undă a fotonului difuzat.

Energia iniţială a fotonului incident este transformată în energie cinetică a electronului de recul şi în energie de natură electromagnetică, asociată fotonului rezultat în urma împrăştierii, cu o valoare mai mică (corespunzătoare unei lungimi de undă mai mari). O cuantă de energie mare (λ corespunzător razelor X) este înlocuită de una cu energie mai puţină (λ' >λ), iar diferenţa de energie este responsabilă pentru reculul electronului slab legat.

În cazul razelor X energia unei cuante este mult mai mare decât energia care ţine electronul legat de atomul din materialul solid. Electronul este dislocat din structura solidului într-un fenomen similar unei ciocniri elastice, fenomen pe care îl putem privi prin prisma conservării energiei şi impulsului particulelor implicate în respectiva interacţiune. În cadrul ambelor fenomene (efectele fotoelectric şi Compton) radiaţia electromagnetică manifestă proprietăţi care nu pot fi explicate în mod consistent decât considerând-o ca fiind formată din particule energetice - fotonii - corpusculi cu energie şi impuls proprii şi care se supun legilor de conservare a acestor mărimi.

Bibliografie

Paul Davies and John Gribbin - The matter mythhttp://www.uni-leipzig.de/~prakphys/O-21e-Compton-Effect-m219.pdf

http;//www.nobelprize.orghttp://

www.msl.utcluj.ro/down/Cursul%20Nr1.pdfhttp://www.physics.pub.ro/Cursuri/Vasile_Popescu_-_Fizica_2_2008/curs6.pdfhttp://www.youtube.comhttp://en.wikipedia.org