Фотоны. Давление света

Фотон – это световой квант. Свет испускается, поглощается и распространяется как поток фотонов. Энергия фотона :

. (41)

Используя формулу взаимосвязи массы и энергии частиц, найдем массу фотона :

(42)

Эффект Комптона

Эффект Комптона – это упругое рассеяние рентгеновского или -излучения атомами вещества, при котором длина волны излучения увеличивается на :

,

где – длины волн рассеянного и первичного излучения.

Для рассеяния излучения на слабосвязанных электронах атомов величина определяется экспериментальной формулой Комптона:

, (45)

где – угол рассеяния (между направлением движения первичного и рассеянного фотона (рис. 30)).

Рис. 30

Комптоновское рассеяние объясняется квантовой теорией как упругое соударение двух частиц: налетающего фотона и электрона, находящегося на одной из внешних оболочек атома. Согласно схеме такого взаимодействия:

.

Запишем законы сохранения, которые выполняются при упругом ударе.

Закон сохранения энергии (ЗСЭ):

, (46)

где – энергия первичного и рассеянного фотона; – энергия покоя и полная энергия электрона: , а – кинетическая энергия электрона отдачи.

Закон сохранения импульса (ЗСИ):

, (47)

где – векторы импульсов первичного и рассеянного фотона, – импульс электрона отдачи (см. рис. 30 – векторную диаграмму импульсов).

При решении системы уравнений (46) и (47) получают формулу Комптона (45) в следующем виде:

(48)

Здесь – комптоновская длина волны.