Effetto Compton
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L'esperimento di Compton era abbastanza semplice: si manda un fascio di luce su un oggetto e quindi si osserva come questa viene diffusa. Il fisico statunitense osservò che i fotoni di alta energia (fra gli 0,5 ed i 3,5 MeV) che passavano all'interno del materiale subivano una perdita di energia, ovvero viravano verso il rosso.
Questo effetto può essere spiegato semplicemente se si pensa ai fotoni come a particelle che urtano elasticamente contro gli elettroni presenti negli atomi, cedendogli energia. Accettare questa spiegazione vuole però dire abbandonare la teoria ondulatoria della luce descritta dalle equazioni di Maxwell in favore di una teoria corpuscolare della luce che non dà conto degli effetti di interferenza (già ben noti all'epoca). La soluzione del paradosso è stata l'introduzione di una teoria quantistica della luce.
Dal punto di vista matematico, quindi, si devono impostare le equazioni di un urto tra un fotone, inteso come particella, ed un elettrone. Posti φ e ψ gli angoli rispettivamente di deviazione dalla direzione incidente iniziale del fotone e dell'elettrone finali e dette ν e ν' le frequenze iniziale e finale della luce, si imposta un sistema di equazioni che tenga conto delle conservazioni dell'energia e del momento:
Alla fine si ottiene una variazione della lunghezza d'onda governata dalla legge:
- E = hν
Nota finale: è proprio grazie a questo effetto che ha avuto inizio il dibattito sulla dualità onda-particella.
