Qual é o efeito Compton?

O efeito Compton é a transferência de energia da luz e outras radiações eletromagnéticas, como raios-x e raios gama, para partículas subatômicas estacionárias, como elétrons. Esse efeito observável dá credibilidade à teoria de que a luz é composta de partículas chamadas fótons. A energia transferida é mensurável e a interação está em conformidade com as leis de conservação de energia. Ou seja, a energia combinada do fóton e do elétron antes da colisão é igual à energia combinada das duas partículas após a colisão. Um resultado secundário e relacionado da colisão de fótons e elétrons é conhecido como espalhamento de Compton, que é observado como uma mudança na direção dos fótons após a colisão, bem como uma mudança no comprimento de onda.

No início do século XX, observou o físico Max Planck, teorizou que a energia eletromagnética, como luz visível e outras radiações, era composta de pacotes individuais de energia chamados fótons. Esses pacotes deveriam ainda ter massa, mas ter naturezas individuais e, às vezes, comportar-se como e compartilhar certas propriedades com outras partículas subatômicas com massas observáveis. Uma série de experimentos e cálculos resultou na aceitação dessa teoria e, quando o efeito Compton - a dispersão de elétrons devido à absorção de energia dos fótons - foi observado e registrado pelo físico Arthur Holly Compton em 1923, a teoria de Planck foi reforçada.

O trabalho de Compton sobre o fenômeno que ficou conhecido como efeito Compton mais tarde lhe rendeu o Prêmio Nobel de física. Compton observou que os fótons podiam transmitir energia a partículas subatômicas, como elétrons, fazendo com que elas se dispersassem ou se afastassem de suas posições originais. Sob certas condições, isso pode fazer com que os elétrons sejam separados de suas moléculas-mãe, ionizando-os ou alterando sua carga elétrica líquida de neutra para positiva, removendo o elétron carregado negativamente.

Ele observou ainda que após a colisão, o fóton exibia um aumento no comprimento de onda, resultado direto de sua perda de energia para o elétron e relacionado ao ângulo de deflexão em sua mudança de direção, conhecida como espalhamento de Compton. Essa relação é definida por uma equação conhecida como fórmula de Compton. Uma analogia comum usada para ajudar a explicar o efeito Compton é o golpe de um aglomerado de bolas de bilhar estacionárias por uma bola mestra em movimento. A bola branca transmite um pouco de sua energia às outras bolas, que se dispersam quando a bola branca se move em outra direção a uma velocidade reduzida. Enquanto a luz tem uma velocidade constante, a velocidade reduzida da bola branca é análoga ao estado de energia mais baixa do fóton após colidir com um elétron, que é exibido por seu comprimento de onda mais longo do que pela velocidade reduzida.

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