quinta-feira, 22 de agosto de 2013

Efeito Compton

  • O que é? Como surgiu?
Efeito Compton é a diminuição de energia (aumento do comprimento da onda) de um fóton de raios x ou gama quando interage com a matéria. Em 1922, Arthur Holly Compton realizou alguns estudos sobre a interação radiação-matéria e percebera que quando um feixe de raios X ou raio gama incidia sobre um átomo de carbono, sofria um espalhamento.

(Legenda 1. Esquema básico de como funciona o efeito de compton.)

Para explicar tal experiência, Compton inspirou-se em Einstein interpretando os raios X sendo feixes de partículas e a interação como sendo uma colisão de partículas. A energia do fóton incidente, seria h.f e o fóton espalhado teria elétron, em respeito a lei da conservação da energia. No entanto, Compton foi ainda mais longe. Ele investigou a interação do ponto de vista da lei da conservação do momento linear e verificou se que essa lei era de total valia para diversos ângulos de espalhamento, desde que o momento linear do fóton fosse definido como:

          Sendo:

         c ­­– velocidade da luz no vácuo.
         h – constante de Plank
         λ  - comprimento de onda da radiação

        Compton usou uma combinação de três fundamentais fórmulas representando os diversos aspectos da física clássica e moderna, combinando-os para descrever o procedimento quântico da luz.

  • Luz como uma partícula;
  • Dinâmica Relativística;
  • Trigonometria.
O resultado final nos dá a Equação do Espalhamento de Compton:

Sendo:

λ 1 é o comprimento de onda do fóton antes do espalhamento,
λ 2 é o comprimento de onda do fóton depois do espalhamento,
me é a massa do elétron,
h/(mec) é conhecido como o comprimento de onda de Compton
θ é o ângulo pelo qual a direção do fóton muda,
h é a constante de Planck, e
c é a velocidade da luz no vácuo.
Coletivamente, o comprimento de onda de Compton é 2.43×10-12 m.
  • Para que serve atualmente?
          De acordo com a teoria ondulatória, tal conceito era dado como certo, pois a frequência de uma onda não é alterada por nenhum fenômeno que ocorre com ela, sendo característica da fonte que a produz. Mas o que se constatou, através da experimentação, foi que a frequência dos raios X espalhados era sempre menor do que a frequência dos raios X incidentes, dependendo do ângulo de desvio.


(Legenda 2. O funcionamento do Raio x, um exemplo seria para ver os ossos, assim como no caso de uma fratura)

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