Корпускулярно-волновая двойственность света. Эффект Комптона. Рентгеновское излучение.

Корпускулярно-волновой дуализм — теория в квантовой механике, гласящая, что в зависимости от системы отсчета поток электромагнитного излучения можно рассматривать и как поток частиц (корпускул), и как волну. В частности, свет — это и корпускулы (фотоны), и электромагнитные волны. Свет демонстрирует свойства волны в явлениях дифракции и интерференции при масштабах, сравнимых с длиной световой волны.

Такие явления, как интерференция и дифракция света, убедительно свидетельствуют о волновой природе света. В то же время закономерности равновесного теплового излучения, фотоэффекта и эффекта Комптона можно успешно истолковать только на основе квантовых представлений о свете, как о потоке дискретных фотонов. Однако волновой и квантовый (корпускулярный) способы описания света не противоречат, а взаимно дополняют друг друга, так как свет одновременно обладает и волновыми и корпускулярными свойствами. Он представляет собой диалектическое единство этих противоположных свойств. Волновые свойства света играют определяющую роль в закономерностях его распространения, интерференции, дифракции, поляризации, а корпускулярные — в процессах взаимодействия света с веществом. Чем больше длина волны света, тем меньше импульс и энергия фотона и тем труднее обнаружить квантовые свойства света.

 

Эффект Комптона (Комптон-эффект) – явление, состоящее в изменении длины волны рассеянного излучения при пропускании через вещество излучения рентгеновского диапазона. Изменение длины волны не зависит от свойств вещества, но зависит от угла рассеяния. Если длина волны падающего излучения l, длина волны рассеянного l¢, а q - угол рассеяния, то опыт показывает, что справедлива формула для изменения длины волны, называемая формулой Комптона: , где постоянная величина м называется комптоновской постоянной (комптоновской длиной волны для электрона). Уменьшение энергии фотона после комптоновского рассеяния называется комптоновским сдвигом. Эффект Комптона, не укладывается в рамки волновой теории, согласно которой длина волны излучения не должна изменяться при рассеянии.

 

Рентгеновским (РИ) называется излучение с длиной волны примерно 10-9–6⋅10-12 м. Иногда указывают более широкий интервал: 10-7–10-14 м (от 103 до 10-4 Δ). Напомним, что с уменьшением длины волны растет частота и, следовательно, энергия и проникающая способность излучения. РИ с длиной волны менее 2 Δ условно называют жестким, а с длиной волны более 2 Δ

условно называют мягким. Источниками РИ являются рентгеновские трубки, радиоактивные

изотопы (отсюда постоянно везде существующее – фоновое РИ), ускорители частиц.