Цомптон ефекат (који се такође назива Цомптон распршивање) резултат је велике енергије фотон сударајући се са метом, која се ослобађа лагано везаног електрони од спољне љуске атома или молекула. Распршена радијација доживљава таласну таласну промену која се не може објаснити класичном таласном таласом и на тај начин даје подршку Ајнштајнова теорија фотона. Вероватно је најважнија импликација ефекта та што се показало да се светлост не може у потпуности објаснити у складу са таласним појавама. Расејање комтона је један пример врсте нееластичног распршивања светлости наелектрисаном честицом. Долази и до нуклеарног распршивања, мада се Цомптон ефекат обично односи на интеракцију са електронима.
Ефекат је први показао 1923. године Артхур Холли Цомптон (за шта је добио 1927. годину) Нобелова награда из физике). Цомптонов дипломски студент, И.Х. Касније је Воо потврдио ефекат.
Како функционише Цомптон расипање
Распрострањеност је приказана на слици. Високоенергетски фотон (углавном рендгенски или
Гама зраци) судара се са метом која у својој спољној љусци има слабо везане електроне. Инцидент фотон има следећу енергију Е и линеарни замах п:Е = хц / ламбдап = Е / ц
Фотон даје део своје енергије једном од скоро слободних електрона, у облику кинетичке енергије, како се и очекивало у судару честица. Знамо да се укупна енергија и линеарни замах морају сачувати. Анализирајући ове односе енергије и момента за фотон и електрон, на крају имате три једначине:
- енергије
- Икс-компонента
- и-компонента
... у четири променљиве:
- фи, угао распршивања електрона
- тхета, угао распршења фотона
- Ее, коначна енергија електрона
- Е', коначна енергија фотона
Ако нам је стало само до енергије и правца фотона, тада се електронске променљиве могу третирати као константе, што значи да је могуће решити систем једначина. Комбинујући ове једначине и користећи неке алгебарске трикове за елиминацију променљивих, Цомптон је стигао следеће једначине (које су очигледно повезане, јер су везане за енергију и таласну дужину фотони):
1 / Е' - 1 / Е = 1/( мец2) * (1 - цос тхета)ламбда' - ламбда = х/(мец) * (1 - цос тхета)
Вредност х/(мец) се зове Комптонска таласна дужина електрона и има вредност 0,002426 нм (или 2,426 к 10-12 м). Ово, наравно, није стварна таласна дужина, већ заиста константа пропорционалности за померање таласне дужине.
Зашто ово подржава фотоне?
Ова анализа и извођење се заснива на перспективи честица и резултати су лако тестирати. Гледајући једначину, постаје јасно да се целокупни помак може мерити чисто у смислу угла под којим се фотон распршује. Све остало на десној страни једначине је константа. Експерименти показују да је то случај, што даје велику подршку фотонској интерпретацији светлости.
Уредио Др Анне Марие Хелменстине