LEFFETTO COMPTON
Arthur Compton, nel 1922, mise in luce il
problema del cambiamento della lunghezza donda di una radiazione monocromatica, ad
esempio un fascio di raggi X, in seguito allattraversamento di una sottile lamina,
per esempio di grafite.
Questa situazione sperimentale andava a scontrarsi con la teoria della fisica classica
secondo la quale ogni volta che una radiazione elettromagnetica interagisce con una
particella carica la radiazione diffusa, qualunque sia la direzone, deve avere la stessa
frequenza (e quindi la stesa lunghezza donda) della radiazione incidente.
Per spiegare questo fenomeno che risultava strano sulla base delle conoscenze classiche,
Compton prese spunto dalle nuove teorie riguardanti linterpretazione quantistica,
cioè molecolare delle radiazioni elettromagnetiche.
Compton, dato che la lunghezza donda della radiazione diffusa dalla lamina risultava
essere maggiore di quella della radiazione incidente (e quindi si era verificata una
diminuzione della frequenza), ipotizzò che la parte dellenergia persa dalla
radiazione fosse stata trasmessa agli elettroni più esterni della lamina, permettendo ad
essi di "sganciarsi" dalla grafite.
Il collegamento con la teoria dei quanti consiste nel fatto che lo sganciamento degli
elettroni atomici richiede un ben determinata quantità di energia (un multiplo del quanto
elementare) e quindi si spiega come il fotone, se ha una frequenza abbastanza elevata,
può "sganciare" lelettrone e mantenere una parte dellenergia,
inferiore a prima delliterazione, che è verificabile per il fatto che ha una minore
lunghezza donda.
In particolare, se indichiamo con
dove c è la velocità della luce (circa 300 000 m/s), h è la costante di Plank (6,626
x 10-34 Js) e m0 è la massa dellelettrone a riposo (9,108 x
10-31 Kg).
La quantità h/m0 c viene chiamata lunghezza donda Compton e ha valore
0,02428 Å per quanto riguarda lelettrone.