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LA DIDATTICA

La crisi della fisica classica 2

Effetto Compton


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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.

risultati sperimentali di Compton

[D. Halliday, R. Resnick]



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(Ultima modifica: January 17 2008 10:01:06)
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