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Más de 7 datos sobre Arthur Compton y su famoso efecto

Más de 7 datos sobre Arthur Compton y su famoso efecto

En 1923, Arthur Compton ayudó a proporcionar algunas de las primeras pruebas del mundo real de la postulación de Einstein de que los fotones pueden actuar como partículas. Usando rayos X y algo de grafito, ayudó a demostrar nuestra comprensión moderna de la dualidad onda-partícula.

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¿Qué es el efecto Compton?

El efecto Compton, o dispersión de Compton, es el término que se le da a lo que le sucede a la energía de un fotón (como un rayo X o un rayo gamma) cuando interactúa con la materia (principalmente electrones). Cuando esto sucede, su longitud de onda aumenta (o la energía / frecuencia disminuye) a medida que se dispersa en un electrón objetivo.

Fue descrito por primera vez por Arthur Holly Compton en 1923 y es un principio fundamental en física. Compton hizo su descubrimiento después de realizar extensos experimentos haciendo rebotar rayos X en los electrones de los átomos de grafito.

A través de su trabajo, descubrió que los rayos X que se dispersaban de los electrones de grafito tenían una frecuencia más baja y una longitud de onda más larga en comparación con sus propiedades antes de golpearlos.

La cantidad en que cambia la frecuencia también depende del ángulo de dispersión y la cantidad a la que el rayo se desvía de su trayectoria original.

Una gran analogía es un juego de billar. Imagina una mesa con solo una bola blanca y la bola 8.

Si golpea la bola blanca en la bola 8, que estaba en reposo, la bola blanca la golpeará y se desviará (o se dispersará) en algún ángulo. También perderá parte de su impulso y energía cinética iniciales.

Esto es muy similar a lo que sucede cuando un fotón de rayos X "golpea" y dispersa un electrón.

¿Quién era Arthur Holly Compton?

Arthur Holly Compton fue un físico estadounidense que ganó el Premio Nobel de Física en 1927 por su descubrimiento del efecto nombrado en su honor.

Nació el 10 de septiembre de 1892 en Wooster, Ohio. Su familia era muy académica con su padre, el Decano de la Universidad de Wooster y sus hermanos, ambos obteniendo doctorados en la misma Universidad.

Arthur tuvo un interés temprano en la Astronomía e incluso logró capturar una foto del cometa Halley en 1910. Más tarde se graduó de la Universidad Wooster con un B.Sc. y luego completó una maestría en Princeton en 1914.

Más tarde obtuvo su Ph.D. en física en 1916 de Princeton. Después de trabajar como instructor de física entre 1916 y 1917, más tarde se le otorgó una de las dos primeras becas del Consejo Nacional de Investigación en 1919 que permitió a los estudiantes estudiar en el extranjero.

Mientras estudiaba en la Universidad de Cambridge, Compton estudió la dispersión y absorción de los rayos gamma.

Después de regresar a los Estados Unidos, Compton fue nombrado Jefe del Departamento de Física de la Universidad de Washington en 1920. Fue aquí donde completó su trabajo más importante.

¿Qué prueba el efecto Compton?

El trabajo de Compton proporcionó efectivamente evidencia de apoyo adicional para la resolución de Einstein del efecto fotoeléctrico. Dentro de este efecto, Einstein postuló que la luz puede ocurrir como partículas discretas, en lugar de ondas, que podrían usarse para producir electricidad teóricamente.

Este efecto es el sustento básico del funcionamiento de las células solares modernas.

Pero cuando se propuso, en 1905, realmente necesitaba algunas pruebas experimentales para confirmar la teoría. El trabajo de Compton proporcionó esto y mostró que los fotones de hecho exhiben un comportamiento similar al de las partículas.

Por sus hallazgos, Compton recibió el Premio Nobel de Física de 1927. Desde entonces, muchos otros experimentos han demostrado que la luz puede exhibir un comportamiento tanto de onda como de partícula, una propiedad llamada dualidad onda-partícula.

Desde entonces se ha convertido en una de las piedras angulares de la mecánica cuántica.

¿Por qué es importante el efecto Compton?

El efecto Compton es importante porque ayuda a demostrar que la luz no se puede explicar simplemente como un fenómeno ondulatorio. Esto estaba en oposición a la creencia arraigada en ese momento llamada dispersión de Thomson.

Esta teoría clásica de una onda electromagnética dispersada por partículas cargadas no puede explicar el cambio de baja intensidad en la longitud de onda.

"Clásicamente, la luz de suficiente intensidad para que el campo eléctrico acelere una partícula cargada a una velocidad relativista causará un retroceso de presión de radiación y un desplazamiento Doppler asociado de la luz dispersa, pero el efecto se volvería arbitrariamente pequeño a intensidades de luz suficientemente bajas independientemente de longitud de onda.

La luz debe comportarse como si estuviera compuesta de partículas para explicar la dispersión de Compton de baja intensidad. El experimento de Compton convenció a los físicos de que la luz puede comportarse como una corriente de partículas cuya energía es proporcional a la frecuencia ". - eng.libretexts.org.

¿Cómo se descubrió el efecto Compton?

Compton hizo su descubrimiento mediante la dispersión de rayos X de electrones en un objetivo de carbono y la búsqueda de rayos X dispersos con una longitud de onda más larga que los incidentes sobre el objetivo.

"El experimento original de Compton utilizó rayos X de molibdeno K-alfa, que tienen una longitud de onda de 0,0709 nm. Estos se dispersaron de un bloque de carbono y se observaron en diferentes ángulos con un espectrómetro de Bragg.

El espectrómetro consta de una estructura giratoria con un cristal de calcita para difractar los rayos X y una cámara de ionización para la detección de los rayos X. Dado que se conoce el espaciamiento de los planos cristalinos en la calcita, el ángulo de difracción da una medida precisa de la longitud de onda ". - wiki.metropolia.fi.

Datos interesantes sobre el efecto Compton

1. El efecto Compton proporcionó la primera prueba de la postulación de Einstein de que la luz puede comportarse tanto como una partícula como como una onda.

2. El descubrimiento de Compton también fue observado independientemente por el químico físico holandés Peter Debye el mismo año.

3. Compton recibió el Premio Nobel de Física en 1927 por sus descubrimientos.

4. La dispersión de Compton es un ejemplo de dispersión inelástica de luz por una partícula con carga libre. Aquí, la longitud de onda de la luz dispersa es diferente a la de la radiación incidente.

5. La dispersión de Compton es uno de los tres procesos en competencia cuando los fotones interactúan con la materia. A energías más bajas de unos pocos eV o keV, los fotones pueden absorberse completamente, lo que resulta en la expulsión de un electrón de un átomo huésped.

A energías superiores de 1.022 MeV o más, el fotón puede bombardear el núcleo del átomo huésped y provocar la formación de un electrón y un positrón (producción de pares).

6. Durante la Segunda Guerra Mundial, Arthur Compton fue un miembro senior del Proyecto Manhattan. En este cargo, dedicó gran parte de sus energías administrativas, científicas y de inspiración a ayudar a crear las primeras armas atómicas del mundo.

7. Anteriormente, en 1922, Compton pudo demostrar que los rayos X pueden reflejarse totalmente internamente en espejos de vidrio y plata. Esto permitió obtener valores precisos para el índice de refracción y poblaciones electrónicas de sustancias.

También permitió determinar valores más precisos para la carga de un electrón.


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