COMPTONŮV JEV aneb O důkazu Einsteinovy teorie fotoelektrického jevu PaedDr. Jozef Beňuška jbenuska@nextra.sk

Důkaz Einsteinovy hypotézy o existenci fotonů pomocí rozptylu rentgenového záření na elektronech (r. 1923).

Arthur Compton (1892-1962), americký fyzik Nobelova cena r. 1923 Arthur Compton (1892-1962), americký fyzik 2

Schéma experimentálního zařízení Pb K C IK R R – zdroj rentgenového záření C – grafit nebo jiná rozptylující látka Pb – olověné kryty K – krystal rentgenového spektrometru IK – ionizační komůrka

Schéma experimentálního zařízení Pb m K C rozptýlené záření l dopadající záření na uhlíkový terčík IK R Na uhlíkový terčík dopadá rentgenové záření s vlnovou délkou l=0,07 nm. Záření se na uhlíkovém terčíku rozptyluje (mění směr). m – rozptylový úhel

Schéma experimentálního zařízení Pb K IK C m rozptýlené záření R l dopadající záření na uhlíkový terčík l Záření s frekvencí f by mělo rozkmitat elektrony v atomech a ty by měly vysílat záření s toutéž frekvencí. Z hlediska klasické fyziky se při rozptylu záření jeho frek- vence a vlnová délka nemění.

Schéma experimentálního zařízení Pb K IK C m rozptýlené záření R l dopadající záření na uhlíkový terčík l/ > l l l/ Compton v rozptýleném záření našel záření s vlnovou délkou l, ale také záření s větší vlnovou délkou l/. ???

Vysvětlení změny vlnové délky Interakce foton – elektron před srážkou po srážce foton elektron ~ - ~ - Díváme-li se na foton jako na částici, potom rozptyl fo- tonu na elektronu můžeme chápat jako srážku fotonu s elektronem v obalu atomu uhlíku.

Vysvětlení změny vlnové délky Interakce foton – elektron před srážkou po srážce foton elektron ~ - ~ - Energie částic před a po srážce: Pro srážku platí zákon zachování energie Foton při srážce odevzdá část energie elektronu.

Vysvětlení změny vlnové délky Interakce foton - elektron před srážkou po srážce foton elektron ~ - ~ - Foton po srážce má menší frekvenci a větší vlnovou délku než foton před srážkou.

Schéma experimentálního zařízení Pb K IK C m rozptýlené záření R l dopadající záření na uhlíkový terčík l/ > l l l/ Compton v rozptýleném záření našel záření s vlnovou délkou l, ale také záření s větší vlnovou délkou l/. ???

Rentgenové záření s vlnovou délkou l se rozptyluje na elektronech uhlíku a potom se měří jeho vlnová délka l/. Při měření vlnové délky se využívá interference záření, tedy vlnová vlastnost. Rozptyl záření ale popisujeme částicově – jako srážku fotonu s elektronem. V experimentu se projevují vlnové i částicové vlastnosti záření. Foton je objekt mikrosvěta, který má jak částicové, tak vlnové vlastnosti, ale není ani vlnou, ani částicí.