Γιατί η κλασική μηχανική δεν εξηγεί το Compton Effect;

Η κλασική μηχανική δεν εξηγεί το φαινόμενο Compton επειδή το αντιμετωπίζει το φως ως κύμα και δεν αντιπροσωπεύει τη φύση του φωτός που μοιάζει με σωματίδια . Εδώ είναι γιατί:

* Compton Effect: Αυτό το φαινόμενο περιλαμβάνει ακτίνες Χ διασκορπιστικά ηλεκτρόνια, με αποτέλεσμα την αλλαγή του μήκους κύματος (και επομένως της ενέργειας) της ακτινογραφίας. Αυτή η αλλαγή στην ενέργεια μπορεί να εξηγηθεί μόνο εάν το φως θεωρείται ότι αποτελείται από σωματίδια, που ονομάζονται φωτόνια, τα οποία έχουν ορμή.

* Κλασική μηχανική: Αυτή η θεωρία περιγράφει την κίνηση των μακροσκοπικών αντικειμένων και υποθέτει ότι το φως είναι ένα κύμα. Η κλασσική μηχανική προβλέπει ότι η ενέργεια του φωτός είναι ανάλογη με την ένταση του (πλάτος του κύματος) και όχι με τη συχνότητα του.

* Το πρόβλημα: Το αποτέλεσμα Compton δείχνει ότι η ενέργεια του φωτός σχετίζεται στην πραγματικότητα με τη συχνότητα του (μέσω της σχέσης του Planck e =hν), όχι της έντασής του. Αυτό μπορεί να εξηγηθεί μόνο λαμβάνοντας υπόψη το φως ως σωματίδιο με ορμή.

Εν ολίγοις:

* Η κλασική μηχανική προβλέπει ότι οι διάσπαρτες ακτίνες Χ πρέπει να έχουν την ίδια συχνότητα με τις ακτίνες Χ περιστατικών, ανεξάρτητα από τη γωνία σκέδασης.

* Το αποτέλεσμα Compton δείχνει ότι οι διάσπαρτες ακτίνες Χ έχουν χαμηλότερη συχνότητα (μεγαλύτερο μήκος κύματος) από τις ακτίνες Χ, με τη μετατόπιση να εξαρτάται από τη γωνία σκέδασης.

Αυτή η ασυμφωνία οδήγησε στην ανάπτυξη της κβαντικής μηχανικής, η οποία εξηγεί το φαινόμενο Compton αντιμετωπίζοντας το φως τόσο ως κύμα όσο και ως σωματίδιο (δυαδικότητα κύματος-σωματιδίου).