Como o Compton efeito da luz Explica Wavelength Turno

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 sobre um elétron em repouso.
luz incidente sobre um elétron em repouso.

luz incidente chega com um comprimento de onda de

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e atinge o elétron em repouso. Depois que isso acontece, a luz é dispersa, como você pode ver aqui:

Photon espalhando fora de um elétron.
Photon espalhando fora de um elétron.

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 isso não é o que aconteceu - na verdade, o comprimento de onda da luz é realmente alterado por

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Chamou o mudança de comprimento de onda. A luz dispersa tem um comprimento de onda de

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Em outras palavras, o seu comprimento de onda aumentou, o que significa que a luz perdeu energia. E

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depende do ângulo de dispersão,

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não na intensidade da luz incidente.

Compton poderia explicar os resultados de sua experiência só fazendo a suposição de que ele estava realmente lidando com duas partículas - um fóton e um elétron. Ou seja, ele tratou de 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 o total de energia e momento foram conservados.

Fazendo a suposição de que tanto a luz eo elétron eram partículas, Compton, em seguida, 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

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e que a sua força é

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Onde h é constante de Planck, me é a massa de um elétron, c é a velocidade da luz, e

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é o ângulo de dispersão da luz.

Você também vê esta equação na forma equivalente:

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E experiência confirma esta relação - ambas as equações.

Note-se que para obter a mudança de comprimento de onda, Compton tinha que fazer a suposição de que, aqui, a luz estava agindo como uma partícula, e não como uma onda. Ou seja, a natureza das partículas de luz era o aspecto da luz que foi predominante.

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