Hvad er Compton -effekten?
Compton-effekten er overførsel af energi fra lys og anden elektromagnetisk stråling, såsom røntgenstråler og gammastråler, til stationære subatomære partikler, såsom elektroner. Denne observerbare virkning giver troværdighed til teorien om, at lys består af partikler kaldet fotoner. Den overførte energi er målbar, og interaktionen er i overensstemmelse med lovgivningen om energi. Det vil sige, den kombinerede energi fra fotonen og elektronet, før kollisionen er lig med den kombinerede energi fra de to partikler efter kollisionen. Et sekundært og relateret resultat af kollisionen af fotoner og elektroner er kendt som Compton -spredning, der observeres som en ændring i retningen af fotonerne efter kollisionen såvel som en ændring i deres bølgelængde.
I begyndelsen af det 20. århundrede bemærkede fysiker, Max planck, teoretisk, at elektromagnetisk energi, såsom synligt lys og andet stråling, var kompettet af individuelle pakker af energi, der kaldes fotons. Disse pakker var pelsDer skulle være uden masse, men at have individuelle natur og til tider at opføre sig som og dele visse egenskaber med andre subatomære partikler med observerbare masser. En række eksperimenter og beregninger resulterede i accept af denne teori, og når Compton -effekten - spredningen af elektroner på grund af deres absorption af energi fra fotoner - blev observeret og registreret af fysiker Arthur Holly Compton i 1923, blev Plancks teori yderligere styrket.
Comptons arbejde med fænomenet, der blev kendt som Compton -effekten, tjente ham senere Nobelprisen i fysik. Compton observerede, at fotoner kunne give energi til subatomære partikler såsom elektroner, hvilket fik dem til at sprede eller bevæge sig væk fra deres oprindelige positioner. Under visse betingelser kan dette medføre, at elektronerne adskilles fra deres overordnede molekyler, ioniserer dem eller ændrer deres netto ELektrisk ladning fra neutral til positiv ved at fjerne den negativt ladede elektron.
Han observerede endvidere, at fotonen efter kollisionen udviste en stigning i bølgelængde, et direkte resultat af dens tab af energi til elektronet og relateret til afbøjningsvinklen i dens retningsændring, der er kendt som Compton -spredning. Dette forhold er defineret af en ligning kendt som Compton -formlen. En almindelig analogi, der bruges til at hjælpe med at forklare Compton -effekten, er slående af en klynge af stationære billardkugler af en bevægelig cue -bold. Cue -kuglen giver nogle, hvis dens energi til de andre kugler, der spreder sig, når køen bevæger sig i en anden retning med en reduceret hastighed. Mens lys har en konstant hastighed, er den reducerede hastighed på cue -kuglen analog med den lavere energistilstand for fotonen efter at have kollideret med et elektron, der udstilles af dens længere bølgelængde snarere end reduceret hastighed.