Эфект Комптана

Эфект Комптана (Комптан-эфект, комптанаўскае рассейванне) — няпругкае рассейванне фатонаў на свабодных электронах. Эфект суправаджаецца змяненнем частаты фатонаў, частка энергіі якіх пасля рассейвання перадаецца электронам. Знойдзены амерыканскім фізікам Артурам Комптанам ў 1923 годзе ў эксперыментах з рэнтгенаўскім выпраменьваннем. У 1927 Комптан атрымаў за гэта адкрыццё Нобелеўскую прэмію па фізіцы.

Квантавая механіка

$\Delta x\cdot \Delta p_{x}\geqslant {\frac {\hbar }{2}}$

Прынцып нявызначанасці Гейзенберга

Уводзіны Матэматычныя асновы Аснова Класічная механіка · Інтэрферэнцыя · Бра і кет · Гамільтаніян · Старая квантавая тэорыя Фундаментальныя паняцці Квантавы стан · Квантавая назіраемая · Хвалевая функцыя · Квантавая суперпазіцыя · Квантавая счэпленасць · Змяшаны стан · Вымярэнне · Нявызначанасць · Прынцып Паўлі · Дуалізм · Дэкагерэнцыя · Тэарэма Эрэнфеста · Тунэльны эфект Эксперыменты Вопыт Дэвісана — Джэрмера · Вопыт Попера · Вопыт Штэрна — Герлаха · Вопыт Юнга · Праверка няроўнасцей Бела · Фотаэфект · Эфект Комптана Фармулёўкі Прадстаўленне Шродзінгера · Прадстаўленне Гейзенберга · Прадстаўленне ўзаемадзеяння · Матрычная квантавая механіка · Інтэгралы па траекторыях · Дыяграмы Фейнмана Ураўненні Ураўненне Шродзінгера · Ураўненне Паўлі · Ураўненне Клейна — Гордана · Ураўненне Дзірака · Ураўненне фон Неймана · Ураўненне Блоха · Ураўненне Ліндблада · Ураўненне Гейзенберга Інтэрпрэтацыі Капенгагенская інтэрпрэтацыя · Тэорыя схаваных параметраў · Шматсусветная Развіццё тэорыі Квантавая тэорыя поля · Квантавая электрадынаміка · Квантавая хромадынаміка · Квантавая гравітацыя Складаныя тэмы Квантавая тэорыя поля · Квантавая гравітацыя · Тэорыя ўсяго Вядомыя вучоныя Планк · Эйнштэйн · Шродзінгер · Гейзенберг · Ёрдан · Бор · Паўлі · Дзірак · Фок · Борн · дэ Бройль · Ландау · Фейнман · Бом · Эверэт

Выява да эфекта Комптана

Пры рассеянні фатона на электроны, якія спачываюць, частоты фатона $\ \nu$ и $\ \nu '$ (да і пасля рассейвання адпаведна) звязаныя суадносінамі:

$\nu '=\nu \;{1 \over {1+{h\nu \over {m_{e}c^{2}}}(1-\cos \Theta )}},$

дзе $\ \Theta$ — вугал рассейвання (вугал паміж напрамкамі распаўсюджвання фатона да і пасля рассейвання).

Перайшоўшы да даўжыні хваль:

$\ \lambda '-\lambda =\lambda _{k}(1-\cos \Theta ),$

дзе $\lambda _{k}={h \over {m_{e}c}}$ — комптанаўская даўжыня хвалі электрона, роўная $\lambda _{k}=2,4263\cdot 10^{-12}$ м.

Памяншэнне энергіі фатона ў выніку комптанаўскага рассейвання называецца комптанаўскім зрухам. Тлумачэнне эфекту Комптана ў рамках класічнай электрадынамікі немагчыма, бо рассейванне электрамагнітнай хвалі на зарадзе (томсанаўскае рассейванне) не мяняе яе частаты.

Эфект Комптана з’яўляецца адным з доказаў справядлівасці карпускулярна-хвалевага дуалізму мікрачасціц і пацвярджае існаванне фатонаў.

Зваротны эфект Комптана

Эфектам, адваротным эфекту Комптана, з’яўляецца павелічэнне частаты святла, якое перажывае рассейванне на рэлятывісцкіх электронах, якія маюць энергію вышэй, чым энергія фатонаў. Гэта значыць, у працэсе такога ўзаемадзеяння адбываецца перадача энергіі ад электрона фатону.

Энергія рассеяных фатонаў вызначаецца выразам :

$\varepsilon _{1}={\frac {4}{3}}\varepsilon _{0}{\frac {K}{m_{e}c^{2}}}$

дзе $\varepsilon _{1}$ и $\varepsilon _{0}$ энергія рассейванага і падальнага фатонаў адпаведна, K — кінетычная энергія электрона.

Зваротны эфект Комптана адказны за рэнтгенаўскае выпраменьванне галактычных крыніц, рэнтгенаўскі складнік рэліктавага фонавага выпраменьвання (эфект Сюняева — Зяльдовіча), трансфармацыю плазменных хваль у высокачастотныя электрамагнітныя хвалі .

Гл. таксама

• Томсанаўскае рассейванне

Спасылкі

• Демонстрация эффекта Комптона на модели экспериментальной установки Архівавана 2 студзеня 2013.