efekt Comptona lub rozpraszanie Comptona jest jedną z podstawowych form oddziaływania fotonów. Jest to główna przyczyna rozproszonego promieniowania w materiale. Występuje w wyniku interakcji fotonu (rentgenowskiego lub gamma) z wolnymi elektronami (niezwiązanymi z atomami) lub luźno związanymi powłoką walencyjną (powłoką zewnętrzną) elektrony. Powstały foton jest rozproszony (zmienia kierunek) i przekazuje energię elektronowi (elektronowi odrzutu). Rozproszony Foton będzie miał inną długość fali (obserwowane zjawisko), a tym samym inną energię (e=hc/λ). Energia i pęd są zachowane w tym procesie. Efekt Comptona jest procesem częściowej absorpcji i jako pierwotny Foton stracił energię, znany jako przesunięcie Comptona (tj. przesunięcie długości fali/częstotliwości). Zmiana długości fali rozproszonego fotonu może być określona przez 0,024 (1-cos θ), gdzie θ to kąt rozproszonego fotonu. W ten sposób energia rozproszonego fotonu maleje wraz ze wzrostem kąta rozproszonego fotonu.
prawdopodobieństwo efektu Comptona
- wprost proporcjonalne do
- liczby elektronów powłoki zewnętrznej, tj. gęstość elektronów
- gęstość fizyczna materiału
- odwrotnie proporcjonalna do
- energii fotonu
- nie zależy od
- liczby atomowej (w przeciwieństwie do efektu fotoelektrycznego i produkcji par)
innymi słowy, prawdopodobieństwo efektu Comptona zależy od liczby elektronów na gram w materiale absorbującym, która dla większości pierwiastków jest w przybliżeniu taka sama (ok. 3 x 1023). Wyjątkiem jest jednak pierwiastek wodór, który nie ma neutronów w jądrze, a zatem ma gęstość elektronową dwukrotnie większą niż wszystkie inne pierwiastki (ok. 6 x 1023 ), stąd efekt Comptona jest niezależny od liczby atomowej (Z) absorbera. Znaczenie efektu Comptona polega na tym, że staje się on dominującym procesem, gdy ludzkie tkanki są napromieniowywane w zakresie energii 30 keV do 30 MeV, który jest zakresem promieniowania diagnostycznego i terapeutycznego.
Historia i etymologia
nazwa pochodzi od nazwiska profesora Arthura Holly ’ ego Comptona (1892-1962), amerykańskiego fizyka, który otrzymał Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki w 1927 roku za odkrycie efektu Comptona 2.