Эффект Комптона. Квантовые свойства света особенно отчетливо проявляются в эффекте Комптона

Квантовые свойства света особенно отчетливо проявляются в эффекте Комптона. Комптон, исследуя рассеяние рентгеновских лучей различными веществами, обнаружил, что в рассеянных лучах наряду с излучением первоначальной длины волны l содержатся также лучи большей длины волны . Разность Dl= оказалась зависящей только от угла J, образуемого направлением рассеянного пучка с направлением первичного пучка. От длины волны l и от природы рассеивающего вещества Dl не зависит.

Данный эффект можно объяснить, рассматривая рассеяние как процесс упругого столкновения рентгеновских фотонов с практически свободными электронами вещества.

Рис.2

При этом выполняются закон сохранения импульса (рис. 2)

, (14)

где – импульс фотона до столкновения,

– импульс фотона после столкновения,

– импульс электрона после столкновения,

и закон сохранения энергии

, (15)

где – энергия фотона до столкновения, m₀c² – энергия покоя электрона, – энергия фотона после столкновения, mc² – полная энергия электрона после столкновения.

Совместно решая уравнения (14) и (15) получим

Dl = l_c(1 – cosJ) , (16)

где – комптоновская длина волны электрона.