Efecto Compton

Llamamos al efecto Compton la disminución en la energía de un fotón, es decir, el aumento en su longitud de onda, típicamente en el rango de rayos X o rayos gamma que ocurre debido a la interacción con la materia. Su estudio es importante debido a la interacción con los electrones libres.

La conservación simultánea de momento y energía es prácticamente inviable en la interacción de partículas libres, donde las leyes de conservación implican la emisión de un segundo fotón para ser satisfechos, ya que la relación de dispersión a partículas libres muestra dependencia. con el cuadrado de su momento – E = P² / 2m – mientras que la relación de dispersión para fotones es lineal en relación con el momento – E = P / C -.

Historia

El efecto, observado por Arthur Holly Compton en 1923, es importante porque muestra que la luz no puede explicarse simplemente como un fenómeno ondulatorio. Pudo explicar la naturaleza corpuscular de la radiación en el mismo año con un experimento. Diseñó un mecanismo para hacer que un haz de rayos X de longitud de onda golpeara un objetivo de carbono. Con esto, se dio cuenta de que había una dispersión y, al principio, no notó nada malo, porque las mediciones indicaron diferentes frecuencias entre el haz disperso y el haz incidente después de cruzar el objetivo.

La teoría de la onda indica que el concepto es correcto, ya que la frecuencia de una onda no se ve alterada por los fenómenos que le suceden. Sin embargo, en el experimento se descubrió que la frecuencia de los rayos X dispersos siempre era menor que la frecuencia de los rayos X incidentes, dependiendo del ángulo de desviación.

Efecto Compton

Foto: Reproducción

Los resultados

Para explicar lo que sucedió en su experimento, el científico recurrió al enfoque de Einstein, interpretando los rayos X como haces de partículas, y la interacción como una colisión de partículas. Según Einstein y Planck, hf sería el valor energético del fotón incidente, y el fotón disperso, de conformidad con la ley de conservación de la energía, tendría un electrón.

Compton se dio cuenta de que el enfoque funcionaba perfectamente, pero fue aún más lejos, investigando aún más la interacción desde el punto de vista de la ley de conservación del momento lineal.

Se puede concluir que mientras el momento lineal del fotón se definiera como q-foton, esta ley se aplicó a varios ángulos de dispersión. (c = velocidad de la luz en el vacío; h = constante de Planck; λ = longitud de onda de radiación).

El científico también desarrolló, en colaboración con el inventor de la cámara de nubes Charles Wilson, un experimento en el que fue posible obtener las trayectorias de fotones y electrones dispersos. Además, desarrolló un método que demostró que el fotón y el electrón se dispersaron simultáneamente, evitando explicaciones relacionadas con la absorción y la posterior emisión de radiación.

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