COMPTON OLAYI
Fotoelektrik olay, kütlesiz olduğu düşünülse de fotonun, bir parçacık gibi kinetik enerjisinin olduğunu göstermiştir. Bu nedenle Einstein fotonun da diğer parçacıklar gibi momentumunun olması gerektiğini ileri sürerek fotonun momentumunu, dalga boyuna bağlı olarak aşağıdaki gibi tanımladı.
Bağıntıdaki Planck sabiti (h) sabit olduğuna göre, fotonun momentumu, dalga boyuyla ters orantılıdır.
Fotoelektrik olay gibi. ışığın tanecik özelliğini gösteren bir başka olay da Compton olayıdır.
Yüksek enerjili fotonların serbest elektronlarla çarpışarak saçılması olayına Compton olayı denir.
Compton olayında, yüksek enerjili X ışını. karbon (grafit) üzerine gönderilir Fotonun enerjisi, elektronun karbon atomuna bağlanma enerjisinden çok büyük olduğundan, elektron durgun, serbest bir elektronmuş gibi kabul edilir.
Compton olayında elektronla çarpışan fotonun dalga boyunun arttığı ölçülmüştür Bu da fotonun hem enerjisinin hem de momentumunun azaldığını gösterir.
Fotonla elektronun çarpışması. iki parçacığın merkezi olmayan esnek çarpışması gibi bir özellik gösterir. Buna göre, çarpışmada enerji ve momentum korunur.
Gelen fotonun enerjisi E, saçılan fotonun enerjisi E’ ve saçılan elektronun enerjisi Ee ise çarpışmada enerjinin korunumu aşağıdaki gibi hesaplanır.
Örnek Soru: Bir ϒ totonu ve bir serbest elektronun etkileşiminde gözlenen Compton olayı için aşağıdakilerden hangisi yanlıştır?
A) Saçılan fotonun dalgaboyu, gelen fotonun dalgaboyundan büyüktür.
B) Saçılan fotonun frekansı. gelen fotonun frekansından küçüktür.
C) Saçılan elektronun ve saçılan fotonun enerjilerinin toplamı, gelen fotonun enerjisine eşittir.
D) Saçılan elektronun ve saçılan fotonun momentum vektörlerinin toplamı gelen fotonun momentum vektörüne eşittir.
E) Saçılan totonla gelen fotonun hızlan aynı doğrultudadır
Çözüm: Compton olayında yüksek enerjili fotonla, durgun elektron esnek çarpışma yapar. Bu olayda hem enerji. hem momentum korunur. Olay sırasında foton enerjisinin bir kısmını elektrona aktardığı için, fotonun enerji ’azalır. Foton çarpışmadan önce ve sonra ışık hızıyla yayıldığı için, enerjisinin azalması frekansının azaldığını, frekansının azalması ise dalga boyunun arttığını gösterir. A ve B doğrudur.
Çarpışmada enerji ve momentum korunduğu için C ve D seçenekleri doğru olur.
Çarpışma merkezi olmadığı için gelen ve saçılan fotonların hızları aynı doğrultuda değildir. E yanlıştır. Cevap E
