2.4: El efecto Compton

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El efecto Compton se refiere a la dispersión inelástica de los rayos X por los electrones. Dispersión significa dispersar en diferentes direcciones, e inelástica significa que el objeto disperso pierde energía en el proceso. La intensidad de los rayos X dispersos se mide en función del desplazamiento de la longitud de onda\(\Delta \lambda\), donde

\[ \lambda ' = \lambda + \Delta \lambda \label {2-6}\]

y el ángulo de dispersión\(\theta\).

Figura\(\PageIndex{1}\): El efecto Compton. Los rayos X dispersos desde un objetivo en un ángulo tienen una longitud de onda diferente a la de los rayos X incidentes y producen un electrón expulsado.

Para explicar las observaciones experimentales, es necesario describir la situación tal como lo haría uno al discutir dos partículas, por ejemplo, canicas, colisionando y dispersándose entre sí. Los rayos X se dispersan (cambian de dirección) y hacen que un electrón con masa me sea expulsado del objeto con una dirección que conserva el impulso del sistema. Las ecuaciones de impulso y conservación de energía explican entonces los ángulos de dispersión y el desplazamiento de longitud de onda observado de los rayos X cuando se toma el impulso de los rayos X para ser igual a\(h/\lambda\) and the energy is \(h\nu\).

Estas consideraciones conducen a la Ecuación\(\ref{2-7}\), which describes the experimental data for the variation of \(\Delta \lambda\) con\(\theta\). The success of using energy and momentum conservation for two colliding particles to explain the experimental data for the Compton effect is powerful evidence that electromagnetic radiation has momentum just like a particle and that the momentum and energy are given by \(h/\lambda\) and \(h\nu\), respectivamente.

\[ \Delta \lambda = \frac {h}{m_ec} (1 - \cos \theta ) \label {2-7}\]

Ejemplo\(\PageIndex{1}\)

Para la dispersión de Compton, determine el desplazamiento de longitud de onda en un ángulo de dispersión de\(90^o\), e identifique los ángulos de dispersión donde el desplazamiento de longitud de onda es el más pequeño y el más grande.