En el efecto Compton, la longitud de onda de un fotón incidente tiene un pico, pero después de dispersar su longitud de onda tiene dos picos. ¿Por qué es esto?

En física, y especialmente en mecánica cuántica, la respuesta depende exactamente de la pregunta que hagas. Su pregunta, según tengo entendido, es un ejemplo de esto.

Para la dispersión de Compton, comenzamos con un fotón entrante de cierta energía inicial dada, E_i, y un electrón que se supone que está en reposo. (Si el electrón no está en reposo, transfórmelo en el marco de referencia en el que está en reposo). Luego, el fotón puede dispersarse del electrón, o bien puede salir sin dispersarse. Si se va sin dispersarse, su energía saliente no cambia. Si se dispersa a través de un ángulo theta, entonces su energía saliente viene dada por la fórmula Compton.

Entonces, la energía saliente depende del ángulo theta. Si establecemos un experimento con un detector en un ángulo particular theta_o, ese detector medirá fotones que tienen una energía particular E (theta_o). Si solo tenemos un detector, solo mediremos fotones con energía E (theta_o).

Si tenemos dos detectores, uno que detecta los fotones no dispersos, que todavía tienen energía E_i, y otro que está en ángulo theta_o y mide fotones que tienen una energía E (theta_o), veremos dos picos.

El efecto Compton consiste en tener un haz incidente de una cierta longitud de onda que dispersa los rayos X del electrón sobre el que había impactado. Los rayos X dispersos tienen picos de intensidad en dos longitudes de onda.

Mirar estos gráficos nos ayuda a entender por qué hay dos longitudes de onda máximas. Es necesario recordar que el ángulo creado por los fotones de retroceso del electrón estacionario es clave para decidir el cambio en la longitud de onda.

λ0 es la longitud de onda del fotón original. Es necesario recordar que algunos de los fotones emitidos por el efecto Compton tendrán la misma longitud de onda. Cuando un fotón de cierta frecuencia golpea un electrón, vibrará u oscilará con esa misma frecuencia y, por lo tanto, emitirá fotones del mismo valor. Y así, si algunos de los fotones tienen la misma frecuencia original, tendrán la misma longitud de onda.

Además, cuando un fotón golpea un electrón, transfiere parte de su energía y, por lo tanto, el fotón disperso es menos energético, lo que resulta en una mayor longitud de onda.

Cada uno de los ángulos mostrados son valores diferentes en los que sale el fotón disperso. Hay dos valores de longitudes de onda son las relaciones entre sí. El ángulo dicta el cambio en λ. Los dos niveles son realmente los valores máximos de las longitudes de onda posibles en los diferentes ángulos.

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