Эффект Комптона

Эффект Комптона (Комптон-эффект, комптоновское рассеяние) — некогерентное рассеяние фотонов на свободных электронах, некогерентность означает, что фотоны до и после рассеяния не интерферируют.
Эффект сопровождается изменением частоты фотонов, часть энергии которых после рассеяния передается электронам.

Обнаружен американским физиком Артуром Комптоном в 1923 году в экспериментах с рентгеновским излучением.
В 1927 году Комптон получил за это открытие Нобелевскую премию по физике.



Иллюстрация к эффекту Комптона. Излучение с длиной волны λ направлено слева направо. После взаимодействия с электроном оно меняет длину волны на λ′, а направление на угол θ относительно первоначального направления. Стрелкой указано направление движения электрона, с которым провзаимодействовал фотон.

Изменение длины волны ∆λ , фотона при рассеянии его на электроне на угол θ:

$∆\lambda =\lambda \text{'}-\lambda =\frac{h}{m_{0}c}\left(1-\cos \theta \right)$

где m₀ - масса электрона отдачи; λ и λ′ - длины волн

Комптоновская длина волны:

${\lambda }_{с}=\frac{h}{m_{0}c}$

Эффектом, обратным эффекту Комптона, является увеличение частоты света, претерпевающего рассеяние на релятивистских электронах, имеющих энергию выше, чем энергия фотонов. То есть в процессе такого взаимодействия происходит передача энергии от электрона фотону.

Обратный эффект Комптона ответственен за рентгеновское излучение галактических источников, рентгеновскую составляющую реликтового фонового излучения (эффект Сюняева — Зельдовича), трансформацию плазменных волн в высокочастотные электромагнитные волны


Примеры задач:

При комптоновском рассеянии энергия падающего фотона распределяется..
Энергия рентгеновских лучей e=0,6 МэВ. Найти энергию Wе..