Diffusion Compton

PhysiqueMesure et incertitudesCommunauté

Un photon X heurte un électron libre au repos. Le photon est diffusé selon un angle θ et l’électron recule. Les élèves modifient l’angle et la longueur d’onde incidente, puis observent le décalage de longueur d’onde Δλ = (h/mₑc)(1 − cos θ) et l’énergie cédée à l’électron.

Leçon : Lorsqu’un photon X entre en collision avec un électron libre, il se comporte comme une particule d’énergie E = hc/λ et de quantité de mouvement p = h/λ. La conservation de l’énergie et de la quantité de mouvement montre que le photon diffusé a une longueur d’onde plus grande : Δλ = (h/mₑc)(1 − cos θ), où h/mₑc = 2.43 pm est la longueur d’onde de Compton de l’électron. Le décalage est nul pour θ = 0°, vaut 2.43 pm à 90° et 4.86 pm à 180°. Il ne dépend pas de la longueur d’onde incidente ; il n’est donc perceptible que pour les courtes longueurs d’onde, comme les rayons X et les rayons gamma. L’énergie perdue par le photon devient l’énergie cinétique de l’électron. L’expérience de Compton en 1923 a constitué une preuve solide que la lumière transporte de la quantité de mouvement par paquets, comme le prévoit le modèle particulaire.

Créée par un enseignant avec l’IA de Simulic et vérifiée par l’équipe Simulic.