Efeito
Compton
A
experiência do efeito compton pode ser entendida através
do modelo dos fótons para a luz. Esta experiência foi
muito convincente sobre a realidade dos fótons pois considerou
sua a energia e momento. Também mostrou-se que o modelo do
fóton nãpo se aplica somente à luz vizível
e ultravioleta (domínio do efeito fotoelétrico), mas
também aos raios X.
Na
experiência, Arthur Holly Compton, na Universidade Washington,
em St. Louiz, fez com que um feixe de raios X, de comprimento de onda
L, incidisse sobre um alvo de grafite T, como mostra a figura abaixo:
Ele
mediu a intensidades dos raios X espalhados pelo alvo em função
do comprimento de onda em certas direções selecionadas.
Os resultados estão na figura abaixo.
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Ele
Percebeu que os raios X espalhados tinham picos de intensidade
em dois comprimentos de onda mesmo que o feixe incidente tivesse
apenas um comprimento de onda. Um pico correnpondia ao comprimento
de onda do raio incidente e o outro a um comprimento de onda
L', maior que L por uma quantidade DL.
Essa quantidade é chamada hoje de deslocamento Compton
e depende do ângulo de espalhamento dos raios X.
Se
o raio X incidente fosse imaginado com uma onda, não
seria possível compreender os picos de intensidades diferentes.
Neste modelo a onda incindente tem uma frequência f
e faz com que os elétrons do alvo oscilem na mesma frequência.
Estes elétrons oscilantes irradiariam na mesma frequência.
Então, o raio espalhado deveria ter apenas a mesma frequência
e o mesmo comprimento de onda. Mas não tem.
Compton
pensou no raio incidente como um fluxo de fótons com
energia E (=hf) e momento p (=h/l)
e assumiu que alguns desses fótons colidiam como bolas
de bilhar com os elétrons livres do alvo. Visto que os
elétrons adquiriam energia cinética na colisão,
o fóton espalhado teria que ter uma energa E´menor
que a do fóton incidente. Com isso teria uma frequência
menor f´ e um maior comprimento de onda como é
observado.
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Vamos
ao laboratório realizar a experiência do efeito compton?
Neste
laboratório será possível posicionar o detector
em 4 posições distintas e observar a variação
do deslocamento compton através de gráficos.
Clique na imagem abaixo para acessar o laboratório.
OBS.:
O raio vermelho que aparece nas imagens do laboratório simbolizando
o raio-x é meramente ilustrativo uma vez que o raio-x possui
comprimento de onda invisível ao olho humano.
