معلومات

7+ حقائق عن آرثر كومبتون وتأثيره الشهير

7+ حقائق عن آرثر كومبتون وتأثيره الشهير

في عام 1923 ، ساعد آرثر كومبتون في تقديم بعض من أوائل الأدلة الواقعية على افتراض أينشتاين بأن الفوتونات يمكن أن تتصرف مثل الجسيمات. باستخدام الأشعة السينية وبعض الجرافيت ، ساعد بمفرده تقريبًا في إثبات فهمنا الحديث لازدواجية الموجة والجسيم.

ذات صلة: تاريخ موجز لناسا: 60 عامًا من استكشاف المجهول

ما هو تأثير كومبتون؟

تأثير كومبتون ، أو تشتت كومبتون ، هو المصطلح الذي يطلق على ما يحدث لطاقة الفوتون (مثل الأشعة السينية أو أشعة جاما) عندما يتفاعل مع المادة (الإلكترونات بشكل أساسي). عندما يحدث هذا ، يزيد الطول الموجي (أو ينخفض ​​الطاقة / التردد) حيث يتشتت من الإلكترون المستهدف.

تم وصفه لأول مرة من قبل آرثر هولي كومبتون في عام 1923 وهو مبدأ أساسي في الفيزياء. قام كومبتون باكتشافه بعد إجراء تجارب مكثفة على ارتداد الأشعة السينية عن إلكترونات ذرات الجرافيت.

اكتشف من خلال عمله أن الأشعة السينية المتناثرة من إلكترونات الجرافيت لها تردد أقل وطول موجي أطول مقارنة بخصائصها قبل ضربها.

يعتمد المقدار الذي يتغير فيه التردد أيضًا على زاوية التشتت ، ومقدار انحراف الشعاع عن مساره الأصلي.

التشبيه العظيم هو لعبة البلياردو. تخيل طاولة بها مجرد كرة رئيسية وكرة 8.

إذا قمت بضرب الكرة الرئيسية على الكرة الثمانية ، التي كانت في حالة سكون ، ستضربها الكرة الرئيسية وتنحرف (س تبعثر) بزاوية ما. كما أنه سيفقد بعضًا من زخمه الأولي وطاقته الحركية.

هذا مشابه جدًا لما يحدث عندما "يضرب" فوتون الأشعة السينية إلكترونًا وينثره.

من كان آرثر هولي كومبتون؟

كان آرثر هولي كومبتون فيزيائيًا أمريكيًا فاز بجائزة نوبل للفيزياء عام 1927 لاكتشافه التأثير المسمى تكريما له.

ولد في العاشر من سبتمبر 1892 في ووستر بولاية أوهايو. كانت عائلته أكاديمية للغاية مع والده عميد جامعة ووستر وإخوته الحاصلين على درجة الدكتوراه من نفس الجامعة.

كان لدى آرثر اهتمام مبكر بعلم الفلك وتمكن حتى من التقاط صورة لمذنب هالي في عام 1910. وتخرج لاحقًا من جامعة ووستر بدرجة البكالوريوس. وأكمل فيما بعد درجة الماجستير من جامعة برينستون عام 1914.

حصل لاحقًا على درجة الدكتوراه. في الفيزياء عام 1916 من برينستون. بعد العمل كمدرس للفيزياء بين عامي 1916 و 1917 ، حصل لاحقًا على إحدى أول زمالتين للمجلس القومي للبحوث في عام 1919 والتي سمحت للطلاب بالدراسة في الخارج.

أثناء دراسته في جامعة كامبريدج ، درس كومبتون نثر وامتصاص أشعة جاما.

بعد عودته إلى الولايات المتحدة ، عُيِّن كومبتون رئيسًا لقسم الفيزياء في جامعة واشنطن عام 1920. وهنا تم الانتهاء من أهم أعماله.

ماذا يثبت تأثير كومبتون؟

قدم عمل كومبتون بشكل فعال أدلة داعمة إضافية لحل أينشتاين للتأثير الكهروضوئي. ضمن هذا التأثير ، افترض أينشتاين أن الضوء يمكن أن يحدث كجسيمات منفصلة ، وليس موجات ، يمكن استخدامها لإنتاج الكهرباء نظريًا.

هذا التأثير هو الدعامة الأساسية لكيفية عمل الخلايا الشمسية الحديثة.

ولكن عندما تم اقتراحه في عام 1905 ، احتاج حقًا إلى بعض الأدلة التجريبية لتأكيد النظرية. قدم عمل كومبتون هذا وأظهر أن الفوتونات تُظهر بالفعل بعض السلوك الشبيه بالجسيمات.

للنتائج التي توصل إليها ، حصل كومبتون على جائزة نوبل للفيزياء عام 1927. منذ ذلك الحين ، أظهرت عدة آلاف من التجارب الأخرى أن الضوء يمكن أن يُظهر سلوك الموجة والجسيمات معًا ، وهي خاصية تسمى ثنائية الموجة والجسيم.

منذ ذلك الحين أصبح أحد الأركان الأساسية لميكانيكا الكم.

لماذا تأثير كومبتون مهم؟

تأثير كومبتون مهم لأنه يساعد في إثبات أن الضوء لا يمكن تفسيره فقط كظاهرة موجية. كان هذا مخالفًا للاعتقاد السائد في ذلك الوقت الذي كان يُسمى تشتت طومسون.

هذه النظرية الكلاسيكية للموجة الكهرومغناطيسية المبعثرة بواسطة الجسيمات المشحونة ، لا يمكنها تفسير التحول منخفض الكثافة في الطول الموجي.

"تقليديًا ، فإن الضوء ذي الشدة الكافية للمجال الكهربائي لتسريع الجسيم المشحون إلى سرعة نسبية سوف يتسبب في ارتداد ضغط الإشعاع وانحراف دوبلر المصاحب للضوء المتناثر ، لكن التأثير سيصبح صغيرًا بشكل عشوائي عند شدة الضوء المنخفضة بدرجة كافية بغض النظر عن من الطول الموجي.

يجب أن يتصرف الضوء كما لو أنه يتكون من جسيمات لشرح تشتت كومبتون منخفض الكثافة. أقنعت تجربة كومبتون الفيزيائيين بأن الضوء يمكن أن يتصرف كتيار من الجسيمات التي تتناسب طاقتها مع التردد ". - eng.libretexts.org.

كيف تم اكتشاف تأثير كومبتون؟

قام كومبتون باكتشافه عن طريق نثر الأشعة السينية من الإلكترونات في هدف كربوني وإيجاد أشعة سينية متفرقة بطول موجي أطول من تلك الحوادث على الهدف.

"تجربة كومبتون الأصلية استخدمت أشعة سينية من الموليبدينوم K-alpha ، والتي لها طول موجي 0.0709 نانومتر. كانت هذه مبعثرة من كتلة من الكربون ولوحظت في زوايا مختلفة باستخدام مطياف براج.

يتكون مقياس الطيف من إطار دوار مع بلورة كالسيت لتحيد الأشعة السينية وحجرة تأين للكشف عن الأشعة السينية. نظرًا لأن التباعد بين المستويات البلورية في الكالسيت معروف ، فإن زاوية الانعراج تعطي قياسًا دقيقًا لطول الموجة. "- wiki.metropolia.fi.

حقائق مثيرة للاهتمام حول تأثير كومبتون

1. قدم تأثير كومبتون أول دليل على افتراض آينشتاين بأن الضوء يمكن أن يتصرف كجسيم كموجة.

2. لاحظ الكيميائي الفيزيائي الهولندي بيتر ديباي اكتشاف كومبتون بشكل مستقل في نفس العام.

3. حصل كومبتون على جائزة نوبل في الفيزياء عام 1927 لاكتشافاته.

4. تشتت كومبتون هو مثال على تشتت الضوء غير المرن بواسطة جسيم مشحون حر. هنا يختلف الطول الموجي للضوء المنتثر عن طول الإشعاع الساقط.

5. تشتت كومبتون هو واحد من ثلاث عمليات متنافسة عندما تتفاعل الفوتونات مع المادة. عند الطاقات المنخفضة يمكن امتصاص عدد قليل من فوتونات eV أو keV بالكامل مما يؤدي إلى إخراج إلكترون من ذرة مضيفة.

في طاقات أعلى من 1.022 ميغا إلكترون فولت أو أكثر ، يمكن للفوتون أن يقصف نواة الذرة المضيفة ويتسبب في تكوين إلكترون وبوزيترون (إنتاج زوجي).

6. خلال الحرب العالمية الثانية ، كان آرثر كومبتون عضوًا بارزًا في مشروع مانهاتن. في هذا الدور ، كرس الكثير من طاقاته الإدارية والعلمية والإلهامية للمساعدة في إنشاء أول أسلحة ذرية في العالم.

7. في وقت سابق ، في عام 1922 ، كان كومبتون قادرًا على إثبات أن الأشعة السينية يمكن أن تنعكس تمامًا داخليًا من الزجاج والمرايا الفضية. سمح ذلك بالقيم الدقيقة لمؤشر الانكسار والتجمعات الإلكترونية للمواد.

كما سمح بتحديد قيم أكثر دقة لشحنة الإلكترون.


شاهد الفيديو: 10 حقائق لاتعرفها عن هاري كين. لقب الإعصار الخمور والوشوم 0 لقب.!! (شهر نوفمبر 2021).