O que é o efeito Compton?

Passo 1

Resumo do enunciado: “O que é o efeito Compton?”
Conteúdo da matéria: fenômenos quânticos de espalhamento de fótons por elétrons livres.
O que vamos precisar:
  • Constante de Planck
  • Massa do elétron
  • Velocidade da luz
  • Noções básicas de conservação de energia e momento linear

Passo 2

O que rola no efeito Compton?
Imagina um fóton (uma partícula de luz) “trombando” num elétron livre. Antes da colisão, o fóton tem comprimento de onda e energia . Depois da batida, ele sai desviado com comprimento de onda maior . Isso mostra que o fóton transferiu parte da sua energia para o elétron.

Passo 3

Como a gente acha a diferença de comprimento de onda?
Usamos conservação de energia e conservação de momento linear (vetorial). O resultado compacto disso é a fórmula do deslocamento de Compton:
De
onde é o ângulo de espalhamento do fóton.

Passo 4

Explicando a teoria por trás:
  1. Conservação de energia:
hclambda + me c^2 ;=;hclambda' + raiz(pe c)^2 + (me c^2)^2
  1. Conservação de momento (horizontal e vertical), levando em conta que o fóton muda de direção.
  2. Ao combinar essas equações e fazer umas contas de álgebra, chega-se na fórmula de lá de cima.
    O termo é chamado de “comprimento de onda de Compton” do elétron (aprox. m).

Passo 5

Por que isso é importante?
  1. Mostra que a luz se comporta como partícula, carregando momento.
  2. Foi uma das primeiras provas claras da natureza quântica da luz.
  3. É usado em espectroscopia de raios X e em física de partículas para medir energias e ângulos.

Resposta

O efeito Compton é o espalhamento inelástico de fótons por elétrons livres, no qual o fóton sai com comprimento de onda aumentado segundo
,
confirmando a natureza corpuscular da luz e a conservação de energia e momento linear na escala quântica.

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