چرا می گوییم نور ماهیت ذره ای دارد؟

3) اثر کامپتون:

در سال ۱۹۲۳ کامپتون قاطع ترین تایید جنبه ی ذره ای تابش را فراهم کرد. او با پراکنده کردن پرتو های 𝑋 توسط الکترون های آزاد دریافت که طول موج امواج پراکنده شده بیشتر از طول موج تابش فرودی است. مطابق فیزیک کلاسیک باید طول موج تابش فرودی با تابش پراکنده شده برابر باشد. از نظر فیزیک کلاسیک چون انرژی پرتو 𝑋 خیلی بیشتر از آن است که توسط یک الکترون آزاد جذب شود بنابراین پرتو 𝑋 فرودی یک میدان الکتریکی نوسانی ایجاد می‌کند و الکترون را وادار به نوسان با همان بسامد می‌کند و الکترون نوری با همان بسامد ( و طول موج) اما با شدتی که متناسب با شدت تابش فرودی است گسیل میکند. ( بسامد نوری که الکترون گسیل میکند با بسامد نوسان ذره برابر است.)
هیچکدام از این پیش بینی های فیزیک کلاسیک با آزمایش سازگار نبود. یافته های تجربی کامپتون نشان میداد که طول موج تابش پراکنده شده به اندازه 𝝀∆ بزرگتر از طول موج تابش فرودی است و 𝝀∆ فقط به زاویه پراکندگی بستگی دارد. کامپتون تنها با استفاده از این فرض که تابش فرودی به صورت جریانی از ذرات (فوتون) که با الکترون ها برخورد کشسان دارند توانست مشاهدات خود راتوجیه کند. کامپتون با استفاده از قوانین برخورد کشسان (پایستگی انرژی و تکانه) به رابطه
𝛥𝜆=2𝜆c sin²(𝛉/2)

دست یافت که در آن 𝜆c (طول موج کامپتون) یک مقدار ثابت است و رابطه نشان می‌دهد که 𝛥𝜆 فقط به زاویه پراکندگی پرتو بستگی دارد.

🆔 @Physics3p