Эффект Комптона. Корпускулярное свойство света проявляется в эффекте Комптона

Корпускулярное свойство света проявляется в эффекте Комптона. При прохождение рентгеновский лучей через тонкий слой вещества с легкими атомами (парафин, бор) наблюдается рассеивание лучей, т.е. отклонение их от первоначального направления.

Комптон обнаружил, что при этом в рассеянном излучении всегда наряду с первоначальной длиной волны присутствует более длинноволновые излучения.

Опыты показали, что

не зависит от длины волны.

- длина падающего света и природы рассевающего вещества определяется только углом рассеивания

(*)

- угол между направлениями рассеянного луча и направлением первичного пучка.

- Комптоновская длина волны

Эффектом Комптона называется упругое рассеивание волнового электромагнитного излучения на свободных или либо слабосвязанных электронов, сопровождающихся увеличением длины волны.

Эффект Комптона может быть объяснен с точки зрения квантовой теории света. В рамках волновой теории длина волны не меняется. При фотоэффекте, фотон при встрече со связанным электроном отдает ему всю свою энергию и существование фотона прекращается.

Комптоновский эффект наблюдается при встрече со слабосвязанными или свободными электронами. В этом случае ℮ получает только часть импульса энергии фотона, при этом ℮ отбрасывается и называется электроном отдачи. Меняет также свое направление и фотон. Т.к. энергия рентгеновского фотона уменьшается

E=hv↓ → λ ↑

Запишем закон сохранения энергии для эффекта Комптона:

hν `+m0c^2=hν `+mc^2

hν /c=hν `/c+mv

hν и hν ` - энергия падающего и рассеивающего фотона

m0c^2 и m ^2 - полная энергия электрона до и после столкновения

Решая систему 2-х уравнений получим приведенное Комтоном уравнение (*)

Наличие в составе рассеянного света первоначальной длины волны объясняется так: при рассеянии фотонов на электронах, связь которых с атомами велика, обмен энергии и импульса происходит с атомом в целом. Т.к. масса атома значительно больше массы электрона, то атому передается лишь ничтожная часть энергии фотона, поэтому длина волны рассеянного света почти е будет отличаться от λ падающего света. С ростом порядкового номера Z растет относительное число электронов с сильной связью, что также приводит к ослаблению эффекта.

Эффект Комптона не может наблюдаться в видимой части спектра, поскольку энергия фотона видимой части спектра сравнимо с энергией связи электрона с атомом. При этом даже внешний электрон нельзя считать свободным.