La crisi della fisica classica 2
Effetto Compton
L'effetto Compton � quel fenomeno fisico che si manifesta con l'interazione tra un fotone
ed un elettrone;il fotone colpisce l'elettrone fermo, cedendo energia e deviando dalla sua traiettoria originale.
Per spiegare questo fenomeno che risultava strano sulla base delle conoscenze classiche,
Compton prese spunto dalle nuove teorie riguardanti l�interpretazione quantistica delle radiazioni elettromagnetiche.
L'effetto Compton dimostra che la radiazione puo' comportarsi esattamente come una particella.
Questa particella di luce viene chiamata fotone e ci� fornisce una conferma ulteriore della lacunosit� della fisica classica.
Questo fenomeno fornisce una definitiva conferma
del concetto di fotone come quanto di energia (in contraddizione con la fisica classica):
Il collegamento con tale teoria (dei quanti di energia) consiste nel fatto che affinch� avvenga lo sganciamento degli elettroni dall'atomo,� necessaria una ben determinata quantit� di energia (un multiplo del quanto elementare); quindi se il fotone possiede abbastanza energia (che in base a questa teoria � funzione della sola frequenza)
pu� "sganciare" l�elettrone conservando parte dell�energia, che � verificabile per il fatto che ha una minore lunghezza d�onda.
La dimostrazione
fu data nel 1923 da Arthur Holly Compton (1892-1962)
che per questo suo lavoro nel 1927 ottenne il premio Nobel per la fisica.
L'esperimento originale consistette nell'inviare un fascio monocromatico di raggi X di lunghezza d'onda
l su un blocco di grafite e misurare per vari angoli di
diffusione, l'intensit� dei raggi X in funzione della lunghezza d'onda.
Per quanto il fascio incidente abbia una sola lunghezza d'onda l,
i raggi X diffusi hanno picchi d'intensit� a due lunghezza d'onda; uno di essi corrisponde
alla lunghezza d'onda incidente, l'altro alla lunghezza d'onda l' che
� superiore alla precedente della quantit� Dl. Questo
Dl, chiamato spostamento Compton, varia col variare
dell'angolo a cui sono osservati i raggi X diffusi.
Teoria e Risultati sperimentali.
se indichiamo con j l�angolo di diffusione del fotone dopo l�urto con l�elettrone e
con Dl la differenza tra la
lunghezza d�onda del fotone prima e dopo l�urto sappiamo che:
dove c � la velocit� della luce (circa 300 000 m/s), h � la costante di Plank (6,626
x 10-34 Js) e me � la massa dell�elettrone a riposo (9,108 x
10-31 Kg).
La quantit� h/me c viene chiamata lunghezza d�onda Compton e ha valore
0,02428 � per quanto riguarda l�elettrone.
[D. Halliday, R. Resnick]
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