i efecte Compton | enciclopèdia.cat

OBRES

OBRES

Divulgació científica
Estadístiques
Gran enciclopèdia catalana

efecte Compton

substantiu masculím
Física
Efecte Compton

mecànica quàntica mec quànt
Augment de la longitud d’ona de la radiació electromagnètica (en les bandes dels raigs X i raigs γ) difosa pels electrons menys lligats dels àtoms.

Fou observat per primera vegada per A.H. Compton i, simultàniament i independentment, per P.J.W. Debye, el 1923. El fenomen s’esdevé en incidir un feix de radiació de freqüència ν sobre una làmina material; hom observa que la radiació difosa té una freqüència menor, ν'<ν.

Segons la teoria clàssica de la difusió de la radiació, les càrregues dels àtoms de la làmina haurien d’oscil·lar a la freqüència incident ν, i reemetre, consegüentment, radiació de la mateixa freqüència ν; la teoria clàssica no explica, per tant, la disminució de freqüència observada experimentalment, o per dir-ho d’una altra manera, l’augment de la longitud d’ona. Aquest augment pot ésser explicat en termes de col·lisions fotó-electró. En efecte, hom considera que la radiació incident, de freqüència ν, és un feix de fotons d’energia E=hν i de quantitat de moviment (moment) p, de mòdul p=h/λ, on h és la constant de Planck i λ la longitud d’ona incident, λ=c/ν. En col·lidir elàsticament amb un electró de la làmina, suposat inicialment en repòs, el fotó és difós amb un moment p', que correspon a una longitud d’ona més gran, λ’, per tal com en la col·lisió perd una part d’energia que es transforma en l’energia de retrocés de l’electró.

L'angle de difusió φ és l’angle definit per les direccions dels moments p i p'. De l’aplicació de la cinemàtica relativista a aquesta col·lisió i, més exactament, d’aplicar-hi la conservació de l’energia i de la quantitat de moviment, resulta que la longitud d’ona del feix difós, λ’, difereix de la incident, λ, per la quantitat Δλ=λ'-λ = (h/mec) (1-cosφ), on me és la massa de l’electró i c la velocitat de la llum en el buit. L’augment Δλ no depèn de la longitud d’ona incident sinó només de la massa de la partícula fitó, en aquest cas l’electró, i de l’angle de difusió. L’increment Δλ és de l’ordre de la quantitat λΧ=h/mec, que és anomenada longitud d’ona de Compton, i el valor de la qual és λΧ=0,024 Å; λΧ és una característica de l’electrodinàmica quàntica. El fet que l’efecte Compton pogués ésser explicat gràcies al concepte de fotó confirmà la validesa de la teoria corpuscular de la llum.

Col·laboració: 
ACS
Llegir més...