El efecto Compton es el cambio de longitud de onda de la radiación electromagnética de alta energía al ser difundida por los electrones. Descubierto por Arthur Compton, este físico recibió el Premio Nobel de Física en 1927 por la importancia de su descubrimiento, ya que el efecto Compton constituyó la demostración final de la naturaleza cuántica de la luz tras los estudios de Planck sobre el cuerpo negro y la explicación de Albert Einstein del efecto fotoeléctrico.
En el efecto fotoeléctrico consideramos que el electrón tenía una energía E= hv. Ahora, para explicar el efecto Compton, vamos a tener en cuenta también que el fotón tiene un momento lineal p=E/c.
Suponemos que tenemos un fotón que choca con un electrón, tal y
como indica la siguiente figura:
Podemos explicar la
dispersión de la radiación electromagnética por los electrones libres como una
colisión elástica entre un fotón y un electrón en reposo en el sistema de
referencia del observador. A partir de las ecuaciones de conservación del
momento lineal y de la energía, llegamos a la ecuación que nos relaciona la
longitud de onda de la radiación incidente l con la longitud de onda de la
radiación dispersada l’ y con el ángulo de dispersión q .
La variación de longitud de onda de los fotones dispersados, Dl= l’-l, puede calcularse a través de la relación de Compton:
donde h es la constante de Planck, me es la masa del
electrón, c es la velocidad de la luz y θ es el ángulo entre los fotones
incidentes y dispersados.
