കോം‌പ്റ്റൺ പ്രതിഭാസം

എക്സ് കിരണം, ഗാമാ കിരണം തുടങ്ങിയ വൈദ്യുത കാന്തിക തരംഗങ്ങൾ വസ്തുക്കളിൽ പതിക്കുമ്പോൾ അവയുടെ തരംഗദൈർഘ്യത്തിലുണ്ടാകുന്ന വർദ്ധനവും (അഥവാ ആവൃത്തിയിലുണ്ടാകുന്ന കുറവ്) ഊർജ്ജവ്യതിയാനവുമാണ്‌ കോം‌പ്റ്റൺ പ്രതിഭാസം (Compton effect) എന്നറിയപ്പെടുന്നത്. ഇത് വിദ്യുത്കാന്തിക തരംഗങ്ങളുടെ വിസരണവുമായി ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നതിനാൽ കോം‌പ്റ്റൺ വിസരണം (Compton scattering) എന്നും അറിയപ്പെടുന്നു. ആർതർ ഹോളി കോം‌പ്റ്റൺ എന്ന ശാസ്ത്രജ്ഞനാണ്‌ ഈ പ്രതിഭാസം കണ്ടെത്തിയത്. വിപ്ലവകരമായ ഈ കണ്ടുപിടിത്തത്തിന്‌ 1927-ലെ നോബൽ സമ്മാനം അദ്ദേഹത്തിനു ലഭിച്ചു.

പ്രകാശത്തിന്റെ തരംഗസ്വഭാവമുപയോഗിച്ച് കോം‌പ്റ്റൺ പ്രതിഭാസം വിശദീകരിക്കാനാവില്ല. പ്രകാശം കണികകൾകൊണ്ട് നിർമ്മിച്ചതാണെന്ന പരികൽപനയുപയോഗിച്ച് മാത്രമേ ആയതി കുറഞ്ഞതും ആവൃത്തി കൂടിയതുമായ തരംഗങ്ങളിലെ കോം‌പ്റ്റൺ പ്രതിഭാസം വിശദീകരിക്കാനാകൂ.

ഉയർന്ന ഊർജ്ജമുള്ള (~keV) ഫോട്ടോൺ ആറ്റത്തിലെ ഇലക്ട്രോണിൽ പതിക്കുമ്പോൾ ഊർജ്ജത്തിന്റെ ഒരു ഭാഗം ഇലക്ട്രോണിന്‌ നൽകുന്നതുവഴി ഫോട്ടോണിന്റെ ഊർജ്ജവും ആവൃത്തിയും കുറയുകയും പുറകോട്ടുപോവുകയും ചെയ്യുന്നു. കുറഞ്ഞ ഊർജ്ജമുള്ള (~eV) ആറ്റത്തിലെ ഇലക്ട്രോണിനെ പൂർണ്ണമായി പുറന്തള്ളുന്ന ഫോട്ടോ ഇലക്ട്രിക് പ്രഭാവം ഇതിൽ നിന്ന് വിഭിന്നമാണ്‌.

കോം‌പ്റ്റൺ സമവാക്യം

A photon of wavelength $\lambda \,$ comes in from the left, collides with a target at rest, and a new photon of wavelength $\lambda '\,$ emerges at an angle $\theta \,$.

തരംഗദൈർഘ്യത്തിലെ വ്യതിയാനം കണ്ടുപിടിക്കാനുള്ള സമവാക്യമാണിത്. ഫോട്ടോ ഇലക്ട്രിക്ക് പ്രതിഭാസവുമായി ബന്ധപ്പെടുത്തിയാണ്‌ ഇതിന്റെ രൂപവത്കരണം.

$\lambda '-\lambda ={\frac {h}{m_{e}c}}(1-\cos {\theta })$

ഇവിടെ

$\lambda \,$ ഫോട്ടോണിന്റെ തരം‌ഗദൈർഘ്യം(വികിരണനത്തിനു മുൻപ്)

$\lambda '\,$ ഫോട്ടോണിന്റെ തരം‌ഗദൈർഘ്യം(വികിരണനത്തിനു ശേഷം)

$m_{e}$ ഇലക്ട്രോണിന്റെ ഭാരം

$\theta \,$ ഫോട്ടോണിന്റെ സഞ്ചാരപാതയിലുണ്ടായ വ്യതിയാനം

$h$ പ്ലാങ്ക് സ്ഥിരാങ്കം

$c$ പ്രകാശപ്രവേഗം