|
|
|
Materia
difuzeaza radiatia electromagnetica ce o traverseaza
si exista o explicatie clasica a acestui fenomen. Artur
Halley Compton (1892 - 1962) descopera in 1922 ca schimbarea
directiei poate fi insotita si de schimbarea lungimii de
unda in radiatia difuzata. Mai precis, daca o radiatie
X (
) traverseaza o folie metalica subtire (
), intensitatea radiatiei difuzate intr-o directie
data contine doua linii cu lungimi de unda diferite.
Conform explicatiei clasice a fenomenului de difuzie a radiatiei electomagnetice, campul electric incident face sa vibreze purtatorii de sarcina din materie care, accelerati fiind, emit radiatii in toate directiile. In cursul acestui proces insa nu se modifica frecventa radiatiei incidente. Deci, fizica clasica nu permite o explicare a rezultatelor experimentale obtinute.
Compton face ipoteza ca fotonii introdusi de Einstein nu sunt numai purtatori de energie ci si de impuls. Cum fotonii se deplaseaza cu viteza luminii, legile de conservare pentru energie si impuls in procesul de ciocnire foton - electron liber in metal se scriu, tinand seama de teoria relativitatii restranse:
(3.15)
unde electronul a fost considerat
initial in repaus; h0 si h sunt energia
initiala si respentiv finala a fotonului, 
sunt impulsul
initial si final pentru foton si 
este impulsul final al
electronului, iar 
este vectorul de
unda.
In conformitate cu figura 3.5, legea conservarii impulsului poate fi scrisa astfel:
Prin ridicarea la patrat si adunarea acestor relatii se obtine:
(3.16)
Fig. 3.5
Din legea conservarii energiei, prin ridicare la patrat se obtine:
(3.17)
Scazand relatia (3.16) din (3.17) rezulta:
(3.18)
Tinand seama de dependenta
masei de viteza se observa ca 
Ca urmare relatia
(3.18) devine:
sau
deci
(3.19)
Introducand marimea
numita lungime de unda Compton, relatia (8.19) poate fi scrisa:
(3.20)
Din relatia de conservare a energiei se poate calcula energia electronului de recul:
(3.21)
Din relatia (3.20) se constata ca variatia lungimii de unda este independenta de lungimea de unda a radiatiei incidente si depinde numai de unghiul de imprastiere.
Se
constata experimental ca intensitatea liniei difuzate cu lungimea de
unda 
creste odata
cu cresterea numarului de ordine Z al atomilor substantei
difuzante, iar intensitatea liniei cu lungimea de unda 
scade odata cu cresterea
lui Z.
Abia in anul 1925 o experienta de difuzie Compton a putut fi realizata intr-o camera Wilson. In acest fel s-au observat electronii de recul si s-au putut preciza cantitativ directiile fotonilor si electronilor de recul. Masuratorile efectuate au confirmat calcule efectuate de Compton si in sfarsit, comunitatea stiintifica a acceptat ideea fotonului introdusa de Einstein douazeci de ani mai devreme.
