Compton-Streuung
Wenn ein Photon mit einem Elektron kollidiert, prallt es wie eine Billardkugel ab — es verliert etwas Energie und gewinnt Wellenlänge. Je größer der Streuwinkel, desto mehr streckt sich seine Wellenlänge, und diese Wellenlängenverschiebung hängt nur vom Streuwinkel ab, nicht von der ursprünglichen Energie des Photons oder sonst etwas über die Kollision. Dies war einer der klarsten Beweise, dass Licht sich in teilchenartigen Paketen bewegt, die Impuls tragen.
Δλ = (h / mₑc) · (1 − cos θ)
- Δλ — Wellenlängenverschiebung (m): wie viel länger die Wellenlänge des Photons nach der Streuung wird
- h / mₑc — Compton-Wellenlänge (m): eine feste Konstante gleich 2.43 Pikometer, festgelegt durch die Elektronenmasse
- θ — Streuwinkel (°): der Winkel zwischen der einfallenden und der auslaufenden Richtung des Photons
Ein Photon streut direkt an einem Elektron unter einem Winkel von 90 Grad ab. Wie groß ist seine Wellenlängenverschiebung?
- θ = 90°
- h / mₑc = 2.43 pm
- Δλ = (h / mₑc) · (1 − cos θ)
- Δλ = 2.43 pm · (1 − cos 90°) = 2.43 pm · 1
Δλ = 2.43 pm