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Efecto
Compton
Cuando
se analiza la radiación electromagnética que ha pasado por una región
en la que hay electrones libres, se observa que además de la radiación
incidente, hay otra de frecuencia menor. La longitud de onda de esta radiación
dispersada depende de la dirección de la dispersión.
Sea l
la longitud de onda de la radiación incidente, y l’
la longitud de onda de la radiación dispersada. Compton encontró que la
diferencia entre ambas longitudes de onda estaba determinada únicamente
por el ángulo q de dispersión, del siguiente
modo:
l'-l
= lc(1-cosq)=(h/mec)(1-cosq)
donde h es la constante de Planck, me la masa del electrón
y c la velocidad de la luz en el vacío.
En la simulación, el detector es un cristal de INa y la fuente de
rayos gamma está producida por el isótopo Cs-137. Los
electrones libres los proporciona un trozo de metal que puede ser una varilla de
hierro.
Instrucciones
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Se
pulsa el botón titulado Nuevo .
-
Se
cambia el ángulo q de la escala
graduada actuando con
el ratón sobre el detector (pequeño rectángulo gris).
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Se
mide la longitud de onda de la radiación dispersada.
En la parte inferior
izquierda del applet, se representa la intensidad de la radiación gamma
que registra el detector en función de la longitud de onda. La fuente de
rayos gamma emite ondas electromagnéticas cuyas longitudes de onda están
centradas en 0.01878 Å. La forma del pico se ha representado mediante una
gaussiana (en color azul). La radiación registrada por el detector se ha
representado por medio de otra gaussiana (en color rojo) centrada en la
longitud de onda dispersada.
En la parte inferior derecha
del applet, se muestran los valores numéricos de las longitudes de onda
en angstrong (1Å=10-10 m) de las radiaciones incidente y
dispersada. En la parte superior derecha, podemos ver de forma animada el
choque elástico entre un fotón (en color azul) y un electrón en reposo (en color
negro). Podemos
apreciar gráficamente cómo cambia la longitud de onda de la radiación
dispersada (en color rojo) a medida que aumenta el ángulo de dispersión. Podemos ver
también que el electrón retrocede.
Midiendo la diferencia de
longitudes de onda entre la radiación dispersada y la radiación
incidente se puede calcular la constante lc.
A partir del valor de esta constante, y conocidos los valores de las
constantes fundamentales, c=3·108 m/s y me=9.1·10-31
kg, se puede calcular el valor de la constante de Planck, comprobando que
está cerca del valor 6.63·10-34 Js.
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