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:
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.
Imagina um fóton (uma partícula de luz) “trombando” num elétron livre. Antes da colisão, o fóton tem comprimento de onda
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:
Usamos conservação de energia e conservação de momento linear (vetorial). O resultado compacto disso é a fórmula do deslocamento de Compton:
onde
é o ângulo de espalhamento do fóton.
Passo 4
Explicando a teoria por trás:
- Conservação de energia:
- Conservação de momento (horizontal e vertical), levando em conta que o fóton muda de direção.
- Ao combinar essas equações e fazer umas contas de álgebra, chega-se na fórmula de
lá de cima.
O termoé chamado de “comprimento de onda de Compton” do elétron (aprox. m).
Passo 5
Por que isso é importante?
- Mostra que a luz se comporta como partícula, carregando momento.
- Foi uma das primeiras provas claras da natureza quântica da luz.
- 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.
confirmando a natureza corpuscular da luz e a conservação de energia e momento linear na escala quântica.