Zjawisko zmiany długości fali promieniowania roentgenowskiego rozpraszanego na swobodnych elektronach. Zjawisko to stoi u podstaw mechaniki kwantowej.

Rys.III.1. Rozpraszanie kwantu &gamma na tarczy.

Compton badał rozpraszanie promieniowania roetgenowskiego na tarczy.

I - natężenie promieniowania roentgenowskiego po przejściu przez folię metalową

Rys.III.2. Zależność natężenia promieniowania Rtg po przejściu przez folię od długości fali promieniowania.

- nie zależy od długości fali
promieniowanie Rtg - jego energia 10000 - 100000eV
- rozpraszanie ma miejsce na elektronach swobodnych (tzw. elektronach przewodzenia lub walencyjnych) Siły wiązań metalicznych - elektron swobodny odrywa się od atomu, tworzy gaz elektronowy.

Równanie Comptona:

(III.1.1a)  

(III.1.1b)

&Lambda - comptonowska długość fali

= 0,0242 Å

(III.1.1b)  

Compton światło traktował jak strumień fotonów.

- pęd elektronu, który uzyskuje po zderzeniu z fotonem

Rys.III.3. Zderzenie fotonu z elektronem. Po zderzeniu foton częściowo przekazuje swój pęd elektronowi.

- prawo zachowania pędu:

(III.1.3) z prawa cosinusów: (III.1.3)

Rys.III.4. Interpretacja wektorowa prawa zachowania pędu.

- prawo zachowania energii:

(III.1.5)

dla fotonu:

(masa spoczynkowa)

z (III.1.5) wynika:

(III.1.6)  

(III.1.7)

Wyprowadzimy równania Comptona z zależności (III.1.7):

(III.1.7a)  

(III.1.7b)  

(III.1.7c)

Z (III.1.4) i (III.1.7c) wynika:

(III.1.8)  

(III.1.8a)  

(III.1.9)

Na podstawie postulatu Plancka:

(III.1.10a)  

(III.1.10b)  

(III.1.11)  

(III.1.12)

Otrzymaliśmy równanie (III.1.1a):

(III.1.13)  

Rozpraszanie na elektronach związanych.

Dualna natura światła - w różnych warunkach obserwujemy jego naturę:

• falową (dyfrakcja, interferencja)

• światło zachowuje się jak strumień cząstek.

Doświadczenie Comptona potwierdza fakt, że materia składa się z elektronów. Powstał problem struktury atomu. Stwierdzono , że atomy składają się co najmniej z elektronów, wykazano również jaki jest ładunek elektronu. Z drugiej strony wiedziano, że atom jest elektrycznie obojętny, wynikało z tego, że muszą istnieć cząstki dodatnie wchodzące w skład atomu.

---