اشرحلي ظاهرة كومبتون

أهلاً بك يا بطل في منصة المأذون في الفيزياء!

ظاهرة كومبتون (Compton Effect) هي واحدة من أهم الظواهر في الفيزياء الحديثة (الفصل الخامس)، لأنها أثبتت بما لا يدع مجالاً للشك الصفة الجسيمية للضوء (الفوتونات).

ما هي ظاهرة كومبتون؟
عند سقوط فوتون عالي الطاقة (من أشعة إكس أو أشعة جاما) على إلكترون حر، يحدث تصادم مرن بينهما. النتيجة هي:

• بالنسبة للفوتون المُشتت: تقل طاقته \( E \)، ويقل تردده \( \nu \)، وتقل كمية تحركه \( P_L \)، بينما تزداد طوله الموجي \( \lambda \). وتظل سرعته ثابتة (سرعة الضوء \( c \)).
• بالنسبة للإلكترون المُشتت: تزداد طاقته الحركية \( KE \)، وتزداد سرعته \( v \)، وتزداد كمية تحركه، ويغير اتجاهه.

لماذا هذه الظاهرة مهمة؟
لأنها تطبق قانوني بقاء الطاقة وبقاء كمية التحرك كما يحدث في تصادم كرات البلياردو (جسيمات مادية).
مجموع طاقتي الفوتون والإلكترون قبل التصادم = مجموع طاقتيهما بعد التصادم:
\[ E + E_0 = E' + E'_0 \]

حيث طاقة الفوتون تُحسب من العلاقة: \( E = h\nu = \frac{hc}{\lambda} \)
وكمية تحرك الفوتون: \( P_L = \frac{h}{\lambda} = \frac{E}{c} \)

وهذا يثبت أن الفوتون له كتلة وكمية تحرك أثناء حركته، أي أنه يتصرف كجسيم!

📚 لشرح أعمق ومسائل تطبيقية أكتر، اشترك في منصة المأذون.