Comptonspredning

Eit viktig eksperiment i debatten om lyset hadde bølge- eller partikkelnatur vart utført i 1923 av Arthur Compton, og fenomenet som han oppdaga vert kalla Comptonspredning. Compton fekk Nobelprisen for denne oppdagelsen i 1927. I dette eksperimentet blir lyset spredt mot elektroner i eit stoff, som i fig. 27.5

**Figur** Compton-spredning
$\begin{figure}$

Det viser seg at det spredte lyset har forskjellig bølgelengde frå det innkommande, og dette kan ikkje forklarast gjennom ein bølgemodell for lyset. Compton analyserte dette problemet ved å behandla lyset som eit foton med energi gitt ved Plancks hypotese, Eq.(27.5), og bevegelsesmengde gitt ved:

p = $\displaystyle{\frac{h}{\lambda}}$ ,

(8)

som delvis var inspirert av den generelle relativitetsteorien til Einstein. Ved å bruka bevaring av energi og bevegelsesmengde for denne kollisjonen, fant han følgande likning for samanhengen mellom bølgelengden til den utgåande og innkommande fotonet:

$\displaystyle\lambda$ = $\displaystyle\lambda_{0}^{}$ + $\displaystyle{\frac{h}{m_ec}}$ $\displaystyle\left[1-\cos\theta\right]\approx$ $\displaystyle\lambda_{0}^{}$ + 0.0024 $\displaystyle\left[1-\cos\theta\right]\quad$ nm ,

(9)

der m_e = 9.11 x 10^{- 31} kg er elektronmassen, og h er Placks konstant. Dette gir ein så liten forskjell mellom bølgelengdene at det er vanskelig å måla med synlig lys, som har bølgelengder rundt 500 nm. Men ved å bruka røntgenstråler, som har bølgelengder runt 0.1 nm, er det mulig å demonstrera at Comptoneffekten er verkelig.