1234729512521617293434334345125216729

ظاهرة كومبتون ـ تأثير كومبتون

كومبتون الظاهرة الكهروضوئية
تأثير كومبتون أو ظاهرة كومبتون في الفيزياء ، هو تشتت الفوتون بسبب اصطدامه بجسيم مشحون حر ، عادة إلكترون. حيث يتسبب هذا التأثير بنقصان الطاقة (زيادة طول الموجة) للفوتون، وهو ينطبق على الأشعة الكهرومغناطيسية ذات الطاقة العالية، مثل فوتونات أشعة غاما وفوتونات أشعة إكس العالية الطاقة. حيث ينتقل جزء من طاقة الفوتون إلى الجسيم المشحون المتشتت. ويوجد ما يسمى تأثير كومبتون المعكوس، وهو انتقال طاقة جسيم مشحون إلى فوتون. أما إذا كانت الأشعة ذات طاقة منخفضه (أي أن طول موجتها أكبر بكثير من الجسيمات المشتته عليها) فينطبق على هذه الحالة ما يسمى تشتت تومسون.
تعتمد ظاهرة كمبتون في تفسيرها على ان الضوء يتكون من فوتونات لها طاقة وكمية حركة ولا يمكن تفسيرها على اعتبار النموذج الموجي للضوء. 

تم التحقق من هذه الظاهرة عملياً في عام 9132 م في جامعة سانت لويس من قبل العالم آرثر كمبتون وذلك بإسقاط أشعة اكس على لوح من الكربون كما هو موضح في
الشكل التالي:

ظاهرة كومبتون
وكانت نتائج التجربة على النحو التالي:

وجد ان الاشعة المشتتة لها طولين موجيين هما λ و λ ' بالرغم من أن الشعاع

الساقط يحتوي على طول موجي وحيد  .

تم قياس الفرق في الطول الموجي للفوتونات المشتتة ووجد إنها تعتمد على زاوية

تشتت الأشعة المشتتة حيث ان هذا الفرق يكون أكبر ما يمكن عندما تكون
الزاوية 180 درجة.

Δλ =λ ' -λ ]

اذا ما تم الاعتماد على النموذج الموجي للاشعة الكهرومغناطيسية لايمكن ايجاد

تفسير للزيادة في الطول الموجي للاشعة المشتتة من لوح الكربون لأن حسب

النظرية الكلاسيكية فإن الكترونات ذ رات الكربون سوف تتذبذب بنفس تردد

الفوتونات الساقطة ولا يحدث في هذه الحالة اية زيادة تطرأ على الطول الموجي

للفوتونات المشتتة بل انها سوف تحتوي على نفس الطول الموجي.
ولتفسير هذه الظاهرة اعتمد كمبتون على ان الاشعة الساقطة تتكون من سيل من
الفوتونات لها طاقة وكمية حركة
[ Energy of the photon E= hF = hc/λ ]
[ Momentum of the photon P = h /λ ]

وعندما تتصادم بعض من هذه الفوتونات مع الالكترونات في لوح الكربون فإنها
تفقد جزء من طاقتها كما أن الجزء الآخر من الفوتونات يصطدم بالإلكترونات
تصادم مرناً فلا تفقد طاقتها وهذا ما يؤدي إلى الحصول على طوليين موجيين..
وحيث أن الفوتونات المشتتة تفقد جزء من طاقتها فإن ذلك يؤدي إلى أن الطول
الموجي للفوتونات المشتتة أكبر من الطول الموجي للفوتونات الساقطة 

تطبيقات ظاهرة كومبتون
إن أشعة جاما تعاني من صعوبةِ التركيز باستخدام العدسة، ولذلك فإنَّ تأثير كومبتون له دور مهم عند بدء التصوير باستخدام هذه الأشعة ضمن نطاق الطاقة العالية بين المئات من الإلكترونات فولتات وصولاً إلى عشرات الملايين من إلكترون فولت، إن تأثير كومبتون يستخدم في تلسكوبات كومبتون من أجل قياس طاقة فوتونٍ ذي تشتتٍ وتحديدِ اتجاهه. 
كذلك يستخدم هذا التأثير في كاميرات كومبتون المستخدمة في التشخيص الطبي والتقنيات النووية أيضاً، ويُعتبر مرصد كومبتون لأشعة جاما من أشهر التلسكوبات التي تستخدمها وكالة ناسا الفضائية، ويُعتبر تسجيل الخريطة السماوية باستخدام أشعة جاما هو النجاح الأول الذي تكللتْ به استخدامات تلسكوب مرصد كومبتون لأشعة جاما، كما تستخدم أيضاً هذه التأثيرات في فحص المسافرين في المطارات، والفحوصات الطبية للكشف عن مواقع الأورام، ومراقبة المؤسسات النووية وكاميرات كومبتون، وكذلك النفايات النووية.
ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ
  1. التدوينة التالية
  2. التدوينة السابقة
    blogger
    facebook
جارى التحميل ...

تابعنا على فيسبوك

تابعنا على تويتر

النشرة البريدية