الأشعة السينية وتأثير كومبتن

الأشعة السينية

اكتشف العالم رونتجن الأشعة السينية عام 1895. وهي موجات كهرومغناطيسية غير مرئية ذات أطوال موجية قصيرة جداً نحو $(0.001-10)\ \text{nm}$، ولا تتأثر بالمجالات الكهربائية والمغناطيسية لأنها غير مشحونة.

تُولَّد باستعمال أنبوبة مفرغة فيها كاثود ينبعث منه الالكترونات وأنود (هدف فلزي عالي الانصهار وكبير العدد الذري). وتنقسم إلى طيف خطي مميز لذرات الهدف، وطيف مستمر ناتج من تباطؤ الالكترونات.

يكسب فرق الجهد $V$ الالكترون طاقة حركية عظمى $KE_{max}=eV$ تتحول عند التصادم بالهدف إلى فوتون أعظم تردد $hf_{max}=Ve$، ويقابله أقصر طول موجي $\lambda_{min}=\dfrac{hc}{Ve}$.

من تطبيقاتها: المجال الطبي (تصوير العظام والأسنان وتعقيم المعدات الطبية)، والمجال الصناعي (كشف الشقوق وتحليل العناصر ودراسة التركيب البلوري)، والمجال الأمني (فحص حقائب المسافرين).

تأثير كومبتن

توصل كومبتن إلى أن الأشعة السينية الساقطة على هدف من الكرافيت تُستطار بطول موجي أطول قليلاً، ويزداد الفرق بزيادة زاوية الاستطارة وفق العلاقة $\lambda'-\lambda=\dfrac{h}{m_e c}(1-\cos\theta)$، إذ يعتمد على زاوية الاستطارة فقط. وهذا دليل مهم على السلوك الدقائقي للموجات الكهرومغناطيسية، إذ يتصادم الفوتون مع الكترون حر تصادماً مرناً.