Comptonin ilmiö

Wikipedia
Ohjattu sivulta Comptonin sironta
Loikkaa: valikkoon, hakuun
Kaaviokuva Comptonin ilmiön periaatteesta

Comptonin ilmiö eli Comptonin sironta tarkoittaa säteilyn epäelastista siroamista väliaineen elektronista. Ilmiö on seuraus sähkömagneettisen säteilyn dualistisesta luonteesta. Käytännössä ilmiö tarkoittaa sähkömagnettisen säteilyn ja elektronin välillä tapahtuvaa vuorovaikutusta, jossa sähkömagneettisen säteilyn aallonpituus kasvaa, kun fotoni luovuttaa törmäyksessä osan energiastaan elektronille. Fotoni käyttäytyy siis kuin hiukkanen: klassisen teorian mukaan aallonpituuden ei pitäisi muuttua törmäyksessä. Ilmiön havaitsi Arthur H. Compton vuonna 1922.[1] Hänelle myönnettiin ilmiön löytämisestä Nobelin palkinto viisi vuotta myöhemmin 1927.

Comptonin ilmiölle voidaan johtaa kaava[2]

\Delta\lambda = \frac{h}{m_ec}(1-\cos{\theta}),

missä \scriptstyle \Delta \lambda on aallonpituuden muutos, \scriptstyle h on Planckin vakio, \scriptstyle c valon nopeus tyhjiössä, \scriptstyle m_e elektronin lepomassa, ja \scriptstyle \theta on sirontakulma eli röntgensäteen suunnan muutos.

Käänteinen Comptonin sironta tarkoittaa tilannetta, jossa energiaa siirtyy nopeasti liikkuvalta elektronilta pienienergiaiselle fotonille. Ilmiö on havaittu galaksijoukkojen kuumassa kaasussa, joka vähentää kosmisen mikroaaltotaustan kirkkautta: kuuman kaasun nopeat elektronit nostavat mikroaallon energiaa niin, että tavallisesti tarkasteltavalla aallonpituuskaistalla kirkkaus vähenee. Tämä tunnetaan myös nimellä Sunyaevin-Zeldovichin -ilmiö.

Viitteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

  1. Arthur. H. Comptonin elämäkerta Nobelprize.org. (englanniksi)
  2. Arthur H. Compton: A Quantum Theory of the Scattering of X-rays by Light Elements. Phys. Rev., 1923, nro 21, s. 483 - 502. Artikkelin verkkoversio. (englanniksi)

Katso myös[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]