אפקט קומפטון (נקרא גם פיזור קומפטון) הוא תוצאה של אנרגיה גבוהה פוטון התנגשות ביעד שמשחרר כבול באופן רופף אלקטרונים מהקליפה החיצונית של האטום או המולקולה. הקרינה המפוזרת חווה שינוי באורך גל שלא ניתן להסביר במונחים של תורת הגלים הקלאסית, וכך נותנת תמיכה של איינשטיין תורת הפוטונים. ככל הנראה, ההשלכה החשובה ביותר של ההשפעה היא שהיא הראתה כי לא ניתן היה להסביר אור באופן מלא על פי תופעות גל. פיזור קומפטון הוא דוגמא אחת לסוג פיזור אור לא-אלסטי על ידי חלקיק טעון. פיזור גרעיני מתרחש גם אם כי אפקט קומפטון מתייחס בדרך כלל לאינטראקציה עם אלקטרונים.
ההשפעה הודגמה לראשונה בשנת 1923 על ידי ארתור הולי קומפטון (עבורו קיבל 1927 פרס נובל בפיזיקה). הסטודנט לתואר שני של קומפטון, Y.H. וו, מאוחר יותר אימת את ההשפעה.
איך פיזור קומפטון עובד
הפיזור מודגם בתמונה. פוטון בעל אנרגיה גבוהה (לרוב רנטגן או קרני גאמה) מתנגש במטרה, שיש בה אלקטרונים כבולים באופן רופף במעטפת החיצונית שלה. לפוטון האירוע יש את האנרגיה הבאה ה ותנע לינארי ע:
ה = hc / למבהע = ה / ג
הפוטון נותן חלק מהאנרגיה שלו לאחד האלקטרונים החופשיים כמעט, בצורה של
אנרגיה קינטית, כצפוי בהתנגשות חלקיקים. אנו יודעים שיש לשמור על אנרגיה מוחלטת ותנופה לינארית. ניתוח מערכות יחסי אנרגיה ותנופה אלה עבור הפוטון והאלקטרון, בסופו של דבר אתה מקבל שלוש משוואות:- אנרגיה
- איקסמומנטום רכיב
- yמומנטום רכיב
... בארבעה משתנים:
- phi, זווית הפיזור של האלקטרון
- תטא, זווית הפיזור של הפוטון
- הה, האנרגיה הסופית של האלקטרון
- ה', האנרגיה הסופית של הפוטון
אם אכפת לנו רק מהאנרגיה והכיוון של הפוטון, ניתן להתייחס למשתני האלקטרונים כאל קבועים, כלומר ניתן לפתור את מערכת המשוואות. על ידי שילוב משוואות אלה ושימוש בכמה טריקים אלגבריים בכדי לחסל משתנים, הגיע קומפטון ל המשוואות הבאות (שקשורות כמובן מאחר שאנרגיה ואורך הגל קשורים אליהן) פוטונים):
1 / ה' - 1 / ה = 1/( Mהג2) * (1 - cos תטא)למבה' - למבה = ח/(Mהג) * (1 - cos תטא)
הערך ח/(Mהג) נקרא אורך הגל של קומפטון של האלקטרון ויש לו ערך של 0.002426 ננומטר (או 2.426 x 10-12 M). זה כמובן לא אורך גל בפועל, אלא באמת קבוע מידתיות לתזוזת אורך הגל.
מדוע זה תומך בפוטונים?
ניתוח ונגזרת זו מבוססים על נקודת מבט של חלקיקים והתוצאות קלות לבדיקה. כשמסתכלים על המשוואה מתברר שאפשר למדוד את כל המשמרת אך ורק מבחינת הזווית בה הפיזום מתפזר. כל השאר בצד ימין של המשוואה הוא קבוע. ניסויים מראים כי זהו המקרה, נותנים תמיכה רבה לפרשנות הפוטון של האור.
נערך על ידי אן מארי הלמנסטין, ד.