Comportamiento cuántico



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Efecto Compton
El experimento Compton es un experimento de dispersión de rayos X por electrones libres, es decir, un haz de rayos X es dispersado al incidir en un recipiente que contenga electrones libres.

La teoría clásica dice que cuando una onda electromagnética de frecuencia 1 incide sobre un material que contiene cargas, estas oscilarán con dicha frecuencia 1 y volverán a irradiar ondas de igual frecuencia 1. Esto lo conocen de Física II. Ahora bien, de observarse entonces en el experimento de dispersión de rayos X de Compton que la frecuencia de la radiación dispersada es igual a la incidente, estaríamos confirmando que la teoría clásica es válida. Por lo tanto la radiación electromagnética (o luz o en este caso los rayos X) serían ondas electromagnéticas del tipo de las que vieron en Física II. Bueno, desde ya les digo que esto no se observó. Lo que se vió es que la radiación dispersada o rayos X secundarios, generados de la interacción de los rayos X con los electrones libres, tenían una frecuencia 2 menor que la incidente 1.

La discrepancia entre lo predicho por la naturaleza ondulatoria de la luz y el experimento fue aclarada por Compton considerando la naturaleza corpuscular de la luz, es decir, la luz como un haz de fotones. Si consideramos esto, el proceso de dispersión puede verse como un choque entre un fotón incidente (del haz de rayos X incidente) y un electrón (que está en el recipiente con electrones libres). Compton dedujo lo observado experimentalmente aplicando la conservación de la energía y la cantidad de movimiento a la colisión del fotón y el electrón. El electrón absorbería energía debida al retroceso sufrido en la colisión y el fotón dispersado tendría entonces menor energía y por consiguiente menor frecuencia que el fotón incidente. El esquema del proceso balístico propuesto por Compton para explicar la dispersión está esquematizado en la Figura 7.

Rayos X secundario

2

Rayos X incidentes e-

1

e-


Figura 7
Con esta interpretación del proceso de dispersión pudo explicarse lo observado experimentalmente y resultó este un experimento a favor de la naturaleza corpuscular de la luz. Sin embargo, otros muchos experimentos pudieron explicarse solamente a partir de considerar a la luz como una onda. Bueno, ya veremos como terminó toda esta discusión de querer saber finalmente qué es la luz.




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