コンプトン効果
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細い杭の立っている池に水面波を当てても水面波の波長は変化せず、水面波は何もなかったように杭を通り過ぎてしまいます。
電子1個が静止しているところに、電磁波を当てても電磁波の波長は変化せず、そのまま通過してしまうと予想されます。しかし、1923年、コンプトンは電子に電磁波を当てる実験を行い、散乱される電磁波の中に、入射した電磁波と大きく波長が異なるものが混じることを発見しました。この実験結果をコンプトン効果と言います。コンプトン効果により、光は、波動としての側面と同時に粒子としての側面も持つ、というアインシュタインの光量子仮説が受け入れられることとなりました。
コンプトン効果では、光子を粒子として扱います。右図のように、振動数ν，エネルギー
，運動量
で入射されたX線光子が、静止している質量mの電子を入射方向と角φの方向に速さvで跳ね飛ばし、入射方向と角θの方向に散乱されて振動数が
になったとします。
散乱前後のエネルギー保存より、
･･･①
･･･②
･･･③
･･･④
③より、
･･･⑤
より、
･･･⑥
より、
･･･⑦
より、
を無視すると、⑥，⑦より、
散乱前後の光子の波長
は、
，
となるので、
∴ 
をコンプトン波長と言います。素粒子の実験で、素粒子の質量を見積もる量としてよく使われます。電子のコンプトン波長
は、
です。
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