Compton etkisi (Compton saçılması da denir), yüksek enerjili bir fotonun atom veya molekülün dış kabuklarında gevşek şekilde bağlanmış elektronlara çarpışması sonucu, elektronları serbest bırakan bir olaydır. Saçılan ışımanın, klasik dalga teorisi ile açıklanamayan ve böylece Einstein'ın foton teorisine destek veren bir dalga boyu kayması yaşar. Saçılmanın, en önemli çıkarımı, ışığın dalga teorisiyle tam olarak açıklanamayacağının gösterilmesidir. Compton saçılması, yüklü bir parçacık tarafından ışığın esnek olmayan saçılma tipinin bir örneğidir. Compton etkisi genellikle elektronlarla etkileşime değinmesine rağmen, nükleer saçılım da oluşur.

     Saçılma ilk olarak 1923 yılında Arthur Holly Compton tarafından ortaya atıldı. Bu çalışma ile 1927 yılında Arthur Holly Compton’a Nobel Fizik ödülü verildi. Compton'ın yüksek lisans öğrencisi Y.H. Woo, daha sonra saçılmayı deneysel olarak doğruladı.

     Yüksek enerjili bir foton (genellikle X-ışını veya gama ışını), atomun dış kabuğunda gevşek bir şekilde bağlanmış elektronla esnek çarpışma yapar. Gelen fotonun enerjisi “E” ve momentumu “P” olduğundan;

     E = h.c / λ

     P = E / C

     Enerjinin ve momentumun korunumu ilkesine göre, çarpışmadan önce ve sonra ki enerji ve momentum aynı olması gerekir. Sadece foton enerjisini ve yönünü önemsenirse, elektron değişkenleri sabit olarak ele alınabilir, yani denklem sistemini çözebilir. Bu denklemleri birleştirerek ve değişkenleri ortadan kaldırmak için bazı cebirsel hileleri kullanarak, Compton aşağıdaki denklemlere ulaştı;

     

     h / (m_e c) değeri, elektronun Compton dalga boyu olarak adlandırılır ve 0.002426 nm (veya 2.426 x 10-12 m) değerine sahiptir.

     Bu analiz, bir parçacık perspektifine dayanır ve sonuçların test edilmesi kolaydır. Denklemlere bakıldığında, fotonun yerdeğişirmesi ve sapma açısına göre tamamen ölçülebileceği görülebilir. Denklemin sağ tarafındaki her şey sabittir. Compton sacılması deneyleri ışığın foton yapısında olduğunu destekleyen bir çalışmadır.

     

Hzırlayan: Celal DEMİRTAŞ