LE PHOTON - EFFET COMPTON
Publié le 10/12/2011
Extrait du document
On a vu que l'hypothèse de l'existence du photon explique les lois de l'effet photoélectrique. Le photon se déplace à la vitesse de la lumière : c'est par définition même, une particule de grande énergie. On s'intéressera ici aux caractéristiques de cette particule et on en déduira lïnterprétation d'un autre phénomène par la théorie corpusculaire de la lumière : l'effet Compton.
«
En indiçant par e et y les quantités de mouvement correspondant à ces particules, les lois de conservation de l'énergie et de la quantité de mouvement s'écrivent= ·: ~ --:+- -=+- nt E + Eo = 2Er et P .
+ 0 = Pr + P r -=> d 'où l'énergie des photons Er= (112) (E + Eo) = 1,5 MeV, et en projetant Pr et ~ sur P:: 2P rcos(9 / 2) =P.
avec:• cP.= y P- Eo2 = 2,45 MeV , d'où cos( 9 /2) = P.12P r = cP.,/2E,.
= 0,816 et e = 70,5°.
444.2 .
L'EFFET COMPTON
Compton remarqua qu'un rayonnement X de longueur d'onde À arrache des électrons à une cible matérielle et est diffusé avec une longueur d'onde 'A'> À.
Interprétation : il y a choc élasti que entre un photon X d'énergie E.
= hv = he /À et un électron du
matériau .
L 'énergie cinétique
initiale de l'élec tron et son énergie de liaison (- eV) ::.
sont négligeables devant l'énergie du
photon X ( - keV) ,de sorte que l'électron peut être considéré commEUibre et au repos avant le choc .
Si P: et P ,.
et "Pa sont les quantités de mouvement respectives
des photons incident et diffusé, et de l'électron diffusé, si v' est la fréquence du
photon X diffusé , Eo l'énergie de repos de l'électron et E son énergie finale : Faisceau
X
Cie>~
SpectromètreV
{
hv + § = hv
' + E (conservation de l'é nergie et de P: + 0 = P:.
+"Pa la quantité de mouvement :•).
L 'énergie Ede l'électron diffusé étant supérieure à son énergie de repos Eo, la conservation de l'énergie montre que v' < v et donc que 'A' = c /v' >À = c/v.
ATTENTION 1 L'effet photoélectrique , qui est l'éjection d'un électron lié, par un
photon absorbé au cours d'un choc inélastique, est un phénomène essentielle ment différent de l'effet Compton, qui est l'éjection d'un électron libre et au
repos, par un photon au cours d'un choc élastique .
L'exploitation des deux relations de conservation , de l'énergie et de la quantité
de mouvement permet de trouver le décalage }..'-À.
en fonction de l'angle e de
diffusion du photon,
en parfait accord avec l'expérience : 'A'- À = _b._ (1 -cose) mc où m e st la masse de l'électron ..
»
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