Комптон эффектісі

Рентген сәулесі шашыраған кезде олардың толқындар ұзындығының өзгеруі Комптон құбылысы немесе Комптон эффектісі деп аталады. Сөйтіп жарықтың корпускулалық қасиетінің айқын болуын бірінші рет 1924ж. американ физигі А.Комптон (1892-1962) зерттеді. Тәжірибеден мынау анықталды. Шашыраған рентген сәулелерінің спектрінде толқын ұзындығы -ға тең бастапқы сәулемен қатар, толқын ұзындығы болатын басқа сәуленің бар екендігі байқалды. Бұл толқын ұзындықтарының айырымы шашыратқыш затқа және бастапқы түскен сәуленің толқынының ұзындығына тәуелді болмай, тек сәулелердің шашырау бағытына байланысты болады. Егер шашырау бұрышын десек, онда мен арасындағы байланысты былайша өрнектеуге болады: , мұндағы - шашыраған сәуленің толқын ұзындығы, - Комптон анықтаған толқын ұзындығы, ол мынаған тең .

Комптон эффектісі фотонның импульсі мен еркін электрондардың соғылысу нәтижесі деп қарастыруға болады.бұл соғылысу серпімді болғандықтан фотон мен электрон соғылысқанда оның энергиясы мен импульс өзгереді, себебі электрон соғылысудың нәтижесінде импульс және кинетикалық энергия алады. Комптон өзінің тәжірибесінде пайдаланған фотондар энергиясы 17,5 кэВ рентген сәулелері болды. Міне осындай энергияның шамасы ғанаи электрондардың атомдармен байланысын бұза алады.

Атомның ядролық құрылысы

Өткен ғасырдың аяғына дейін атом заттың бөлінбейтін,өзгермейтін бөлшегі деп саналып келді. Бірақ бұл дұрыс болмай шықты.XIX ғасырдың аяғы мен XX ғасырдың бас кезіндегі ғылыми жаңа табыстар(радиоактивтік құбылыс, рентген сәулелерінің ашылуы,электронның табылуы т.т) атомның күрделі бөлшек екендігін сипаттады. Атомның құрамына электрондар енетіндігі мәлім болды.

Ағылшын физигі Э.Резерфорд 1909 жылы альфа бөлшектерінің шашырауын зерттеп өзінің атомының моделін ұсынды. Резерфордша атомның барлық оң заряды түгелінен өте кішкене көлемге шоғырланған, ол атомның ядросы болып табылады, ал электрондар ядроның сыртында болады,олар ядроны айнала қозғалып жүреді.

Э.Резерфорд атомның құрылысын а-бөлшектерін пайдалана отырып тәжірибе жасап зерттеген,атап айтқанда,жұқа металл пластинадан (фольгадан) өткен а-бөлшектердің қозғалыс бағыттарының өзгерісін бақылаған.

Резерфордтың бұл жөніндегі тәжірибесі суретте көрсетілген. Мұнда радий препаратынан (RaC-дан ) ұшып шыққан біртекті α-бөлшектердің Д диафрагмадан өткен параллель шоғы жолындағы F фольгадан өтіп, фосфоресценцияланғыш экранға түседі, бұл экранның α-бөлшек соғылған жерінен жылтылдаған жарық көрінеді, оны М микроскоппен қарап көруге болады. Диафрагма мен экран бір түзудің бойында жатқанда жылтылдың басым көпшілігі экранның центріне жиналады, бірақ сонымен қатар экранның шетіне таман жатқан жылтылдар да байқалады, демек фольгадан өткенде α-бөлшектердің кейбіреулерінің бағыты өзгереді.Бұл айтылған тәжірибелердің нәтижелерін Резерфордша былай түсінуге болады. α бөлшектердің фольгадан өткенде шашырауының себебі, оларға атомның құрамындағы электр зарядтары әсер етеді. Сонда электронмен соғылысқанда оның бағыты өзгере қоймайды, өйткені α-бөлшектің массасы электронның массасынан 8000 еседей артық. Ал α-бөлшектер атомның оң зарядталған бөлшегімен соғылысқанда, олардың бағыты едеуір өзгере алады. Атомның ішінде оң электр қоздырған өте күшті электр өрісі болғанда ғана α-бөлшектерге кері тебетін күш әсер етеді, ол үшін атомның барлық оң заряды шоғырланған болуға тиіс. Бұл атомның ядросы болып табылады. Өйткені атомның ішіне енген α-бөлшектер оң зарядты ядроның еткен әсерінен өзінің бастапқы қозғалыс бағытын өзгертеді (шашырайды), сонда ядродан қашығырақ өткен α-бөлшектер шамалы ғана бұрышқа бұрылады, ал ядроға тым таяу келген α-бөлшектер 90º-тан үлкен бұрышқа бұрылады.