Como o efeito compton de luz explica mudança de comprimento de onda
Embora Max Planck e Albert Einstein postulou que a luz poderia se comportar tanto como uma onda e uma partícula, era Arthur Compton, que finalmente provou que isso era possível. Sua experiência envolveu espalhando fótons fora elétrons, como a figura abaixo mostra, e ofereceu prova para o que hoje se referem como o efeito Compton.
luz incidente chega com um comprimento de onda de
e atinge o elétron em repouso. Depois que isso acontece, a luz é dispersa, como você pode ver aqui:
Classicamente, aqui está o que deve ter acontecido: O elétron deveria ter absorvido a luz incidente, oscilou, e emitiu-o - com o mesmo comprimento de onda, mas com uma intensidade dependendo da intensidade da luz incidente. Mas não foi isso que aconteceu - na verdade, o comprimento de onda da luz é realmente mudou por
Chamou o mudança de comprimento de onda. A luz dispersa tem um comprimento de onda de
em outras palavras, o seu comprimento de onda aumentou, o que significa que a luz perdeu energia. E
depende do ângulo de dispersão,
não na intensidade da luz incidente.
Compton poderia explicar os resultados de sua experiência única, fazendo a suposição de que ele estava realmente lidando com duas partículas - um fóton e um elétron. Ou seja, ele tratado luz como uma partícula discreta, e não uma onda. E ele fez a suposição de que o fóton eo elétron colidiu elasticamente - isto é, que tanto energia total e momento foram conservados.
Fazendo a suposição de que tanto a luz quanto o elétron eram partículas, Compton então derivada esta fórmula para a mudança de comprimento de onda (é um cálculo fácil) se você assumir que a luz é representado por um fóton com energia
Video: [Física Moderna] Efeito Compton
e que a sua dinâmica é
Video: Atividade quantica- Laser
Onde h é constante de Planck, me é a massa de um electrão, c é a velocidade da luz, e
é o ângulo de dispersão da luz.
Você também vê esta equação na forma equivalente:
E experiência confirma esta relação - ambas as equações.
Note-se que para derivar o desvio de comprimento de onda, Compton tinha que fazer a suposição de que aqui, luz estava a actuar como uma partícula, não como uma onda. Ou seja, a natureza das partículas de luz era o aspecto da luz que foi predominante.