Комптон эффектісінде заттан шашыраған рентген сәулесі құрамы
1922ж. А.Комптон фотондар гипотезасын фотоэффект сияқты растайтын құбылыс ашты. Комтпон монохромат, қатаң рентген сәулесінің жеңіл атомдардан тұратын заттан шашыру құбылысын зерттеді. Комптон эффекті деп электромагниитік сәуле шашыраған кезде оның толқын ұзындығының өзгеруін айтады. Рентген сәулесі молибден антикатоды бар рентген түтікшесінен алынды. Монохромат рентген сәулесінің D1және D2 диафрагмалары жәрдемімен бөлінген жіңішке шоғы зерттелетін К заттан шашыраған. Шашыраған сәуленің спектрлік ұүрамы рентген спектрографы арқылы зерттеледі. Шашыраған сәуле ИК детектор жәрдемімен тіркеледі. Комптон эффектісін бақылау үшін детектордың шашыраған сәуленің толқын ұзындығын өлшей алатындай қабілеті болу керек. Осындай детектор қызметін рентген спектрографы атқарады. Мұның негізгі бөліктері-кристалл және фотопластина. Кристалдан шашыраған рентген сәулесі, Вульф-Брэгг формуласымен анықталатын бағыттарда дифракциялық максимумдар түзіп интерференцияланады. 2dsinφ=nλ(1) мұндағы d-кристалдың атомдық жазқтар аралығы; λ-рентген сәулесінің толқын ұзынд;φ-сырғу бұрышы; n-шашыраған сәуле максимумының реті( n=1,2,3). φ сырғу бұрышы пластинкадағы қараю сызығының орны бой-ша анықт, ал шашыраған рнетген сәулесінің толқ ұзынд (1) формуласы арқылы таб. Комптон тәжірибесінен шашыраған рентген сәулеснің мынадай қасиеттері анықталды:
1. Шашыраған сәуледе екі толқын ұзындығы болады. Бастапқы λ0 және қосымша λ1 толқ ұзынд, бұлардың мәндері бір-біріне жақын.
2. λ1 толқ ұзынд әрқашан λ0-ден үлкен λ1> λ0
3. λ1 мәні θ шашыру бұрышынан тәуелді, ал шашыратушы зат табиғатына тәуелді емес. Сонымен, шашыраған сәуле құрамында бастапқы λ0 толқ ұзынд-нан басқа, толқ ұзынд λ1, бастапқыдан үлкен сәуле де болады. Толқ ұзынд-ның үлкеюі шашыру бұрышы артқан сайын көбірек болады ж-е шашыратушы зат табиғатына тәуелді болмайды.
Толқын ұзынд-ның Δλ өзгеруі θ шашыру бұрышымен мына формула арқылы байланысқан:
Δλ=λ1-λ0=v (1-cosθ)=2vsin²(θ/2) (2) v-тұрақты, комптондық толқ ұзынд.(2) формулаға рентген сәулесін шашыратушы затты сипаттайтын шама енбеген. Бұл рентген сәулесінің заттың еркін электрондарымен әсерлесетінін, осы әсерлесу шашырауды анықтайтындығын көрсетеді.
Электромагниитік сәуленің электрондардан шашырауын классикалық физика тұрғысынан қарастырайық.
Электромагниттік өріс электрондарды жиілігі өріс жиілігіндей тербеліске келтіруге тиіс. Осылай қоздырылған электрондар дәл сондай жиіліктегі электромагниттік толөындар шығарады. Сонвмен классикалық физика заңдары бой-ша, шашыраған сәуленің бірден бір жиілігі болуы ж-е ол шашырау бұрышына тәуелсіз болуға тиіс. Ал тәжірибе шашыру кезінде толқын ұзындығының өсетіндігін, демек жиіліктің кемитіндігін көрсетеді. Сонымен, жарықтың классикалық толқындық тұрғысынан комптон эффектісін түсіндіру мүмкін емес. Осы теорияға сәйкес түскен жарық әсерінен затта сол жиіліктегі екінші реттік электромагниттік толқындар п.б.осы толқын шашыраған болып таб.Кванттық теория тұрғысынан жарықтың шашырауы затқа түсетін сәуле фотондарының осы заттың еркін электрондарымен әсерлесу нәтижесі бол таб. Осы әсерлесу кезінде энергия мен импулсьтің саталу заңдары орындалуы тиіс. Комптон құбылысын тек кванттық теория бой-ша түсіндіруге бол. Бұл теория бой-ша рентген сәулесі дег-з- фотондардың ағыны бол таб, әрбір фотон энергиясы мен импульсы бол. Комптон құбылысын рентген фотондары мен заттағы еркін электрондардың соғылу нәтижесі деп қарстырамыз. Шашырауды рентген фотондар-ның еркін электрондармен серпімді соғылысу процесі ретінде қарстыру арқылы комптон эффектіснің барлық ерекшкліктерін түсіндіруге бол.
