تشتت كومبتون
| English | العربية |
|---|---|
| Compton scattering/ˈkɒmptn ˈskætərɪŋ/ | تشتت كومبتون |
فوتون يرتد عن إلكترون — ككرات البلياردو
- أطل فوتون عالي الطاقة نحو إلكترون وسيتصدى به ويرتد، تماماً مثل اصطدام كرة بأخرى.
- سيغادر الفوتون بطاقة أقل؛ ويتراجع الإلكترون، حاملاً الفرق.
- هذا هو تبعثر كومبتون، وقد أكد بحسم أن الضوء يحمل زخماً.
- إذا كان الفوتون قادراً على الاصطدام ككرة، فهو يجب أن يكون جسيماً بكل معنى الكلمة.
للفوتون زخم
- الفوتون يحمل ليس فقط الطاقة بل أيضاً الزخم: $p = \dfrac{h}{\lambda}$.
- في الاصطدام، يتم حفظ الطاقة والزخم معاً — تماماً كما في أي اصطدام عادي.
- ينقل الفوتون جزءاً من كليهما إلى الإلكترون، مما يجعله يتراجع.
- اعتبار الفوتون جسيماً ذا زخم يتنبأ بالنتيجة بدقة تامة.
زخم الفوتون يُعطى بـ:
يحمل الفوتون زخماً $p = h/\lambda$.
في تشتت كومبتون، ما الكميات المحفوظة؟
إنها تصادم حقيقي — يتم حفظ الطاقة والزخم.
الفوتون المتبعثر يصبح أكثر حمرة
- بما أن الفوتون يعطي طاقة للإلكترون، فإن الفوتون المتبعثر يمتلك طاقة أقل.
- طاقة أقل تعني تردداً أقل وطول موجة أطول — انزياح نحو اللون الأحمر.
- كلما كبرت زاوية التبعثر، زادت الطاقة المنقولة.
- قياس هذا الانزياح في الطول الموجي أكد زخم الفوتون.
بعد التشتت عن إلكترون، يكون طول موجة الفوتون:
يفقد الفوتون طاقة للإلكترون، لذا يزداد طوله الموجي.
زاوية تشتت أكبر تعني انتقال الفوتون لطاقة أكبر للإلكترون.
كلما كبرت الزاوية، زادت الطاقة (والزخم) المنقولة للإلكترون.
لماذا كان ذلك مهماً
- أظهر التأثير الكهروضوئي أن الفوتونات تحمل طاقة؛ وأظهر تبعثر كومبتون أنها تحمل زخماً.
- معاً، جعلتا الطبيعة الجسيمية للضوء أمراً لا جدال فيه.
- الرياضيات النظيفة لكرات البلياردو (حفظ الطاقة والزخم) تعمل فقط إذا كانت الفوتونات جسيمات حقيقية.
- يستخدم تبعثر كومبتون اليوم في علم فلك أشعة غاما والتصوير الطبي.
تشتت كومبتون
يتصادم فوتون أشعة إكس مع إلكترون. رتب كل نتيجة.
يُظهر تشتت كومبتون أن الفوتونات تحمل ____ بالإضافة إلى الطاقة.
التصادم له معنى فقط إذا كانت الفوتونات تحمل زخماً.
حدد كل العبارات الصحيحة حول تشتت كومبتون.
يفقد الفوتون الطاقة (طول موجي أطول)، ويحفظ التصادم الطاقة والزخم. لا يكتسب طاقة أبداً.
في تبعثر كومبتون، يفقد الفوتون طاقة للإلكترون، لذا فإن الضوء المتبعثر له طول موجة أطول (أكثر حمرة)، وليس أقصر. إنه اصطدام حقيقي: كلا من الطاقة والزخم محفوظان، تماماً كما في اصطدام الكرات.
فوتون يتبعثر عن إلكترون ساكن. ماذا يحدث لطول موجة الفوتون؟
- يعطي الفوتون طاقة للإلكترون، لذلك يغادر بطاقة أقل.
- طاقة أقل تعني طول موجة أطول — الفوتون المتبعثر ينزاح نحو الأحمر.
تبعثر كومبتون هو اصطدام فوتون بإلكترون ككرة بلياردو، محافظاً على الطاقة والزخم. للفوتون زخم $p = h/\lambda$؛ بعد الاصطدام يمتلك طاقة أقل وطول موجة أطول، ويتراجع الإلكترون. أثبت أن الضوء يحمل زخماً — مؤكداً nature الفوتون الجسدي.