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.

Выява да эфекта Комптана

Квантавая механіка

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

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

глядзець размовы правіць

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

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

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

Перайшоўшы да даўжыні хваль:

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

дзе ${\displaystyle \lambda _{k}={h \over {m_{e}c}}}$ — комптанаўская даўжыня хвалі электрона, роўная ${\displaystyle \lambda _{k}=2,4263\cdot 10^{-12}}$ 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 ^[1]:

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

дзе ${\displaystyle \varepsilon _{1}}$ и ${\displaystyle \varepsilon _{0}}$ 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 ^[2].

Гл. таксама

• Томсанаўскае рассейванне

Зноскі

1. Комптона эффект — артыкул з Фізічнай энцыклапедыі
2. Комптона эффект — артыкул з БСЭ