פיסיקה 3 פרופ' אמנון פרוכטמן מכון טכנולוגי חולון פיסיקה 3 פרופ' אמנון פרוכטמן מכון טכנולוגי חולון שיעור 2 תורת הקוונטים – האור כחלקיק, אפקט קומפטון
אפקט קומפטון The Compton Effect ניסוי נוסף בו האור מתנהג כמורכב מחלקיקים ולא מגלים
ניסוי קומפטון - המערכת הניסיונית
אפקט קומפטון תוצאות המדידה בכל זווית פיזור מודדים קרינה בשני אורכי גל. בכל זווית פיזור מודדים קרינה בשני אורכי גל. אחד מאורכי הגל הוא אורך הגל המקורי. אורך הגל השני גדול מאורך הגל המקורי. ההפרש בין שני אורכי הגל גדול ככל שזווית הפיזור גדולה יותר.
אפקט קומפטון בשנת 1927 קיבל קומפטון פרס נובל בפיסיקה אפקט קומפטון הניסוי בוצע והוסבר ע"י ארתור קומפטון בן ה-30 בשנת 1923. בשנת 1927 קיבל קומפטון פרס נובל בפיסיקה “for his discovery of the effect named after him.”
הסבר אפקט קומפטון כפי שטען איינשטיין, האור מתנהג כחלקיק, פוטון הפוטון מתנגש באלקטרון שנמצא בחומר המטרה (גרפיט) התנגשות הפוטון באלקטרון היא כהתנגשות שני חלקיקים (קצת כהתנגשות שני כדורי ביליארד) בהתנגשות נשמרים האנרגיה הכללית והתנע הכללי
הסבר אפקט קומפטון שימור האנרגיה חלק מאנרגית הפוטון הפוגע הופך לאנרגיה קינטית של האלקטרון אנרגית הפוטון המתפזר ותדירות האור קטנים יותר, אורך הגל גדול יותר
הסבר אפקט קומפטון שימור התנע מהו תנע הפוטון? איינשטיין טען שתנע הפוטון שימור התנע בשני רכיביו:
ביטויים לאנרגיה הקינטית ולתנע של האלקטרון על פי תורת היחסות הפרטית הסבר אפקט קומפטון מערכת המשוואות: ביטויים לאנרגיה הקינטית ולתנע של האלקטרון על פי תורת היחסות הפרטית מהירות האלקטרון מתקרבת למהירות האור נתונים: נעלמים:
הסבר אפקט קומפטון מפתרון המשוואות היחסותיות שינוי אורך הגל גדול יותר ככל שזווית הפיזור גדולה שינוי אורך הגל יחסי לקבוע פלנק. לו קבוע פלנק היה אפס, לא היה אפקט קומפטון, זהו אפקט קוונטי שינוי אורך הגל איננו תלוי באורך הגל. השינוי היחסי מורגש באורכי גל קצרים שינוי אורך הגל הוא הפוך למסת החלקיק המתפזר.
מדוע שני אורכי גל בפיזור? שינוי אורך הגל הוא הפוך למסת החלקיק המתפזר. בפיזור מאלקטרונים "כבדים", הקשורים לגרעין, שינוי אורך הגל קטן. זהו ה peak המרכזי אורך הגל הארוך יותר נובע מפיזור אלקטרונים מרוחקים מהגרעין, המתנהגים כחופשיים
אפקט קומפטון אורך הגל של קומפטון לאלקטרונים:
סיכום ראינו שתי תופעות, האפקט הפוטואלקטרי ואפקט קומפטון, בהם גלים אלקטרומגנטיים מתנהגים כחלקיקים, פוטונים יש כאן דואליות של גל וחלקיק בהמשך נראה שדואליות זו קיימת גם בכיוון ההפוך: חלקיקים בעלי מסה הם בעלי תכונות גליות