Arthur Compton säteilytti 1923 grafiittikappaletta röntgensäteillä ja mittasi grafiitista sironneen säteilyn intensiteettiä ja aallonpituutta sirontakulman funktiona. Havaintojen mukaan sironneella säteilyllä oli pienempi taajuus kuin saapuvalla säteilyllä eli sironneen säteilyn aallonpituus oli pidempi kuin saapuvan säteilyn aallonpituus. Mitä lyhytaaltoisempaa säteilyä käytettiin, sitä selvemmäksi tuli aallonpituuksien ero saapuvalla ja sironneella säteilyllä. Tätä ilmiötä kutsutaan Comptonin ilmiöksi.
Comptonin tulkinnan mukaan röntgenfotoni luovuttaa osan energiastaan grafiittiatomin elektronille liike-energiaksi. Tällöin fotonin taajuus muuttuu ja aallonpituus kasvaa. Aallonpituuden ero voidaan laskea seuraavasti:
|
Ilmiö on heikko näkyvän valon alueella, mutta röntgensäteilyn aluella se on helposti havaittavissa. Comptonin ilmiön kokeelliset tulokset vahvistavat käsitystä säteilyn hiukkasluonteesta.
Valon heijastuminen ja taittuminen, taipuminen ja interferenssi voidaan selittää valon aaltomallin avulla ja ne ovat ristiriidassa edellä esitetyn Comptonin ilmiön kanssa. Ristiriitaa kuitenkaan ei ole, jos otetaan huomioon kvanttiteoria, jonka mukaan säteilyllä on yhtä aikaa kahtalainen ns. dualistinen luonne. Me näemme säteilystä aina sen puolen, mitä kulloinkin haluamme tarkastella.
|
