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El Efecto Compton
El efecto compton es tan importante como el efecto fotoel´ctrico pues este e efecto muestra las propiedades corpusculares de las ondas electromagn´ticas. e Experimentalmente se observ´ que cuando un rayo (la cual llamaremos prio mario) incid´ en un material, dicho rayo se dispersaba en forma de radiaci´n a ıa o la cual llamaremos radiaci´n secundaria, se encontr´ r´pidamenteque esta rao o a diaci´n secundaria era menos penetrante que la radiaci´n primaria, y por tanto o o pose´ una longitud de onda menor que el incidente. La interacci´n de una OEM ıa o y una part´ ıcula cargada libre se explica mediante la fluorescencia y absorci´n y o emisi´n de OEM de part´ o ıculas cargadas. Sin embargo, esta explicaci´n no era o v´lido en todos los casos, por ejemplo, paramateriales cuyo numero at´mico a o fuese peque˜o, tal como el carbono, emit´ radiaci´n fluorescente que posee una n ıa o longitud de onda tal que esta radiaci´n puede ser absorbida por cualquier capa o fina de aire, sin embargo, experimentalmente se observ´ que para dispersi´n de o o la radiaci´n mediante carbono con aire como medio dispersor tambi´n aparec´ o e ıa un rayo secundario, la cual posee unalongitud de onda menor que el rayo primario. Cl´sicamente se sabe que el fen´meno de absorci´n y emisi´n predice que a o o o cuando una part´ ıcula cargada absorbe energ´ de una OEM, esta part´ ıa ıcula se mueve en direcci´n perpendicular a la direcci´n de la OEM incidente con un o o movimiento oscilatorio forzado y adem´s esta part´ a ıcula cargada emite radiaci´n o en la misma direcci´n que la OEMincidente (figura 1). Sin embargo, como ya o se menciono, se observa una dispersi´n en todos los ´ngulos y con longitudes de o a onda menor que la OEM incidente.

Figura 1: Interacci´n de una Onda Electromagn´tica con un electr´n o e o

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Debido a esta contradicci´n, el efecto no pod´ ser explicado mediante el o ıa concepto de fluorescencia, la explicaci´n a este fen´meno fue dado por A. H. oo Compton, debido a que la fluorescencia se basa en la interacci´n de part´ o ıculas cargadas con ondas electromagn´ticas y no se pod´ explicar este fen´meno e ıa o mediante el concepto de fluorescencia, Compton sugiri´ (al igual que Einstein) o que los electrones libres, en su interacci´n con las ondas electromagn´ticas, se o e comportan en la forma propuesta por Planck para los osciladoresat´micos en o la radiaci´n de cuerpo negro. o Para explicar el fen´meno expuesto, se hicieron las siguientes considerao ciones: 1. La radiaci´n electromagn´tica hace las veces de una part´ o e ıcula de masa en reposo nula, que para abreviar llamaremos fot´n. o 2. La dispersi´n de la radiaci´n electromagn´tica por un electr´n libre se o o e o puede considerar como un choque entre el electr´n y una part´ oıcula de masa en reposo nula. 3. La energ´ y el momentum de la part´ ıa ıcula de masa en reposo nula (o fot´n) o est´n relacionados con la frecuencia y la longitud de onda de la radiaci´n a o electromagn´tica por e E = hν p = h/λ Compton mostr´ que cuando una radiaci´n primaria monocrom´tica incide o o a sobre un material, el rayo dispersado est´ compuesto por dos l´ a ıneas, una correspondiente ala longitud de onda del rayo incidente y otra l´ ınea la cual corresponde a otra longitud de onda m´s grande que la del rayo incidente. La figura a 2 muestra el espectro de radiaci´n dispersada de longitud de onda λ0 y cuyo o objetivo fue el carbono y le dispersi´n se observ´ a 90o . o o

Figura 2: Espectro de rayos X dispersados

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Figura 3: Relaciones de energ´ y momentum en la dispersi´nde Compton ıa o

Compton observ´ que la diferencia entre las longitudes de onda primaria o y secundaria solo depende del ´ngulo a la que es observada la dispersi´n y no a o depende del material objetivo. La longitud de onda λ de la radiaci´n dispersada o queda determinada por la relaci´n o λ − λ0 = h (1 − cos θ) me c2

Es posible deducir esta relaci´n mediante las consideraciones hechas...