zjawisko Comptona

Zjawisko Comptona, rozpraszanie komptonowskie – zjawisko rozpraszania promieniowania X (rentgenowskiego) i promieniowania gamma, czyli promieniowania elektromagnetycznego o dużej częstotliwości, na swobodnych lub słabo związanych elektronach, w wyniku którego następuje zwiększenie długości fali promieniowania. Za słabo związany uważamy przy tym elektron, którego energia wiązania w atomie, cząsteczce lub sieci krystalicznej jest znacznie mniejsza, niż energia padającego fotonu. Zjawisko przebiega w tym przypadku praktycznie tak samo, jak dla elektronu swobodnego. Zwiększenie długości fali rozproszonego fotonu, zwane przesunięciem Comptona, zależy od kąta rozproszenia fotonu zgodnie ze wzorem: gdzie: – zmiana długości fali fotonu (przesunięcie Comptona), – kąt rozproszenia fotonu, – stała, tzw. komptonowska długość fali elektronu, – stała Plancka, – masa spoczynkowa elektronu, – prędkość światła, – długość fali rozproszonej, – długość fali padającej. Zatem zmiana długości fali nie zależy od jej początkowej długości. Oznacza to, że względna zmiana zależy od długości fali padającego promieniowania. Maksymalna zmiana długości fali występuje dla kąta (rozproszenie wsteczne). I tak na przykład dla światła widzialnego, od długości rzędu względna zmiana długości fali w tym wypadku wynosi około 0,001%, efekt jest więc bardzo słaby. Jednak dla promieniowania o długości fali co odpowiada energii fotonów około 1 MeV, oznacza to niemal dziesięciokrotny wzrost długości fali. Wzór na przesunięcie długości fali można przekształcić w wyrażenie na energię fotonu po rozproszeniu: gdzie jest energią fotonu padającego (przed rozproszeniem).