Page 42 - Fen Lisesi Fizik 12 | 5. Ünite

5.

ÜNİTE 5.4 COMPTON SAÇILMASI VE DE BROGLİE DALGA BOYU
5.4 COMPTON SAÇILMASI VE DE BROGLİE DALGA BOYU

5.4.1. COMPTON OLAYINDA FOTON VE ELEKTRON ETKİLEŞİMİ

Saçılan
Durgun elektron
elektron

Gelen
foton
Saçılan
foton

Çekirdek

Görsel 5.4.1: Arthur Holly Compton (1892-1962) Görsel 5.4.2: Compton olayı modeli

Einstein’ın E enerjili bir fotonun bir parçacık gibi tek bir yöne gittiği ve belli bir momentum taşıdığı sonucu-
na ulaşmasının ardından Arthur Holly Compton (Artur Hali Kamptın), bu düşünceyi bir adım ileri götürdü
(Görsel 5.4.1). Compton, bir X-ışını fotonunun karbon atomunun son yörüngesindeki bir elektrona çarpa-
rak saçılmasını, fotonları belli bir enerjiye ve momentuma sahip parçacıklar gibi düşünerek açıklamıştır
(Görsel 5.4.2). Bu olayda X-ışını fotonunun enerjisi, elektronun karbon atomuna bağlanma enerjisinden
çok büyük olduğu için bu elektron serbest veya durgun sayılabilir.

270 y Saçılan foton
E ' =h.f '

Durgun elektron
Gelen foton
x
E=h.f e -
f>f' e -

Saçılan elektron
Şekil 5.4.1: Compton saçılması modeli
Şekil 5.4.1’de Compton saçılması modellenmiştir. Bu olayda bir X-ışını fotonu, elektronlardan birine esnek
olarak çarpmış ve enerjisinin bir kısmını elektrona aktararak saçılmaya uğramıştır. Bu olay, bilardo topları-
nın esnek çarpışmasına benzetilebilir. Compton saçılmasında
• Foton soğurulmaz.
• Gelen foton, saçılan foton ve elektron aynı düzlemdedir.
• Fotonun çarpışmadan önceki ve sonraki hızı (c) aynıdır. Foton ışık hızıyla hareketine devam eder.
• Çarpışmadan sonra fotonun enerjisi ve frekansı azalır (f >f').
• Saçılan fotonun dalga boyu gelen fotonun dalga boyundan büyüktür (λ < λ').
• Çarpışma esnek olduğundan enerji korunur. Çarpışmadan önceki enerji çarpışmadan sonraki enerjiye
eşittir. f gelen fotonun frekansı, f' saçılan fotonun frekansı ve E saçılan elektronun kinetik enerjisi olmak
K
üzere bağıntı şu şekilde yazılabilir:

E = E�+ E
K
h.f = h.f�+ E K