Arthur Compton explicó el efecto Compton, en el que los rayos X que colisionan con electrones libres experimentan un cambio en su longitud de onda. Compton demostró que la luz se comporta como partículas llamadas fotones y que la radiación electromagnética y la materia interactúan de acuerdo con los principios cuánticos de dualidad onda-partícula y cuantización de la energía.

1. EFECTO COMPTONEFECTO COMPTON

2. Físico estadounidense, obtuvo el premioFísico estadounidense, obtuvo el premio
Nobel de física de 1927 por su descripción yNobel de física de 1927 por su descripción y
explicación del fenómeno de cambio en laexplicación del fenómeno de cambio en la
longitud de onda de los rayos X cuandolongitud de onda de los rayos X cuando
colisionan con los electrones de la materia,colisionan con los electrones de la materia,
conocido en la ciencia con el nombre deconocido en la ciencia con el nombre de
efecto Compton.efecto Compton.
Arthur Holly ComptonArthur Holly Compton
(1892- 1962)(1892- 1962)

3. Aumento de laAumento de la
longitud delongitud de
onda de unaonda de una
ondaonda
electromagnétielectromagnéti
ca cuando seca cuando se
hace chocarhace chocar
con electronescon electrones
libres.libres.
EFECTO COMPTONEFECTO COMPTON

4. Para poder explicar estas observaciones :Para poder explicar estas observaciones :
 La luz debe comportarse como partículasLa luz debe comportarse como partículas
(la interacción como si fuera una colisión(la interacción como si fuera una colisión
elástica entre el fotón y el electrón libre.elástica entre el fotón y el electrón libre.
 La radiación electromagnética estáLa radiación electromagnética está
constituida por cuantos de energíaconstituida por cuantos de energía
llamados fotonesllamados fotones
EFECTO COMPTONEFECTO COMPTON

5. EFECTO COMPTONEFECTO COMPTON
Por medio de dos principios:Por medio de dos principios:

6. Explica dos características de la mecánicaExplica dos características de la mecánica
cuántica:cuántica:
 Dualidad onda partículaDualidad onda partícula
 Cuantización de la energíaCuantización de la energía
EFECTO COMPTONEFECTO COMPTON

7. Efecto ComptonEfecto Compton
Cuando se analiza la radiaciónCuando se analiza la radiación
electromagnética que ha pasado porelectromagnética que ha pasado por
una región en la que hay electronesuna región en la que hay electrones
libres, se observa que además de lalibres, se observa que además de la
radiación incidente, hay otra deradiación incidente, hay otra de
frecuencia menor.frecuencia menor.
La frecuencia o la longitud de onda deLa frecuencia o la longitud de onda de
la radiación dispersada depende de lala radiación dispersada depende de la
dirección de la dispersión.dirección de la dispersión.
Se explica el efecto Compton enSe explica el efecto Compton en
términos de la interacción de latérminos de la interacción de la
radiación electromagnética conradiación electromagnética con
electrones libres.electrones libres.

8. Consideraremos al fotón con energía E=hf y momento
lineal p=E/c.
Principio de conservación del momento lineal
Sea p el momento lineal del fotón incidente,
p' el momento lineal del fotón difundido,
pe el momento lineal del electrón después del choque.
Se verificará que p=p'+pe
Principio de conservación de la energía
La energía del fotón incidente es E=hf , La energía del fotón
dispersado es E’=hf ’ . La energía cinética del electrón
después del choque no la podemos escribir como mev2
/2 ya
que el electrón de retroceso alcanza velocidades cercanas
a la de la luz, tenemos que reemplazarla por la fórmula
relativista equivalente,
donde me es la masa en reposo del electrón 9.1·10-31 kg
Efecto ComptonEfecto Compton

9. El principio de conservación de la energía se escribe
Resolviendo el sistema de ecuaciones llegamos a la siguiente
expresión
Teniendo en cuenta la relación entre frecuencia y longitud
de onda se convierte en la expresión equivalente
Llegamos entonces a la conclusión de que podemos explicar
la dispersión de la radiación electromagnética por los
electrones libres como una colisión elástica entre un fotón y
un electrón en reposo en el sistema de referencia del
observador.
Midiendo la diferencia de longitudes de onda entre la
radiación dispersada y la radiación incidente se puede
calcular el valor de la constante de Planck, usando los
valores de velocidad de la luz c=3·108
m/s y la masa del
electrón me=9.1·10-31
kg, comprobando que está cerca del
valor 6.63·10-34
Js.
Efecto ComptonEfecto Compton