Ensayo efecto compton

Nombre: Cesar Ricardo Gutiérrez Arias
Código: 17
Grupo: 8
Declaración de ética: “Este trabajo es de mi autoria pero esta redactado basado en las
lecturas previas que aparecen en la bibliografía correspondiente, cumpliendo con los requisitos
expuestos por el profesor Jaime Villalobos”
RESUMEN
En el primer tercio del siglo XX, empezaron a estudiarse los fenómenos particulares de electrón
así como las ondas electromagnéticas lo cual produjo el nacimiento de nuevas teorías de la
relatividad y la mecánica cuántica. Entre ellas destacan las manifestaciones conocidas como
efecto fotoeléctrico y efecto Compton, dos formas de interacción entre los electrones y la
radiación electromagnética.
El siguiente trabajo expone uno de los fenómenos que marcaría la pauta dentro de los
experimentos de la física moderna, el cual fue presentado por el físico norteamericano Arthur
Holly Compton, quién recibió el premio Nobel de Física en 1927 precisamente por su
destacado trabajo con respecto a este fenómeno al cual bautizó “efecto Compton”.
EFECTO COMPTON
A comienzos del siglo XX empezaron a
desarrollarse
nuevos
estudios
que
involucraban al átomo, y sus partes, y al
mismo tiempo el estudio de las ondas
electromagnéticas. Esta corriente de
conocimiento produjo nuevas inquietudes a
algunos fenómenos que ocurrían; uno de
estos fenómenos fue descubierto por
accidente en 1887 por el físico alemán
Heinrich Hertz (1857-1894) llamado efecto
fotoeléctrico, que consiste en la emisión de
electrones por parte de las superficies
metálicas cuando sobre ellas incide luz
visible o ultravioleta
En 1905, Albert Einstein (1879-1955)
ofreció una explicación del efecto
fotoeléctrico. Según Einstein, la radiación
electromagnética
está
formada
por
partículas, a las que llamó fotones, cuya
energía sería proporcional a la frecuencia
de la onda asociada, esto produjo un
rompimiento al paradigma establecido el
cual establecía
que las ondas
electromagnéticas como la luz eran
fenómenos
solamente
ondulatorios.
Einstein cambia esta noción y propone la
dualidad onda partícula de la luz y retoma
la cuantización de la energía de Plank lo
cual le permite dar una explicación a ese
fenómeno y lo hace merecedor del premio
Nobel de física.
Arthur Compton
Arthur Compton (1892- 1962), físico estadounidense,
obtuvo el premio Nobel de física de 1927 por su
descripción y explicación del fenómeno de cambio en
la longitud de onda de los rayos X cuando colisionan
con los electrones de la materia, conocido en la
ciencia con el nombre de efecto Compton.
En 1923 el físico Arthur Compton dejo
mucho más en firme la hipótesis
corpuscular de la luz reintroducida por
Einstein
para
explicar
el
efecto
fotoeléctrico. Por medio de otro fenómeno
que denomino efecto Compton el cual
consiste en el aumento de la longitud de
onda de una onda electromagnética
cuando se hace chocar con electrones
libres.
ondas y las propiedades interactivas en
términos de partículas.
Además del comportamiento dual de las
ondas electromagnéticas explica también
otro principio de la mecánica cuántica que
es 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.
Efecto Compton
Este fenómeno es de especial relevancia
científica ya que no puede ser explicado a
través de la naturaleza ondulatoria de la
luz. La luz debe comportarse como
partículas para poder explicar estas
observaciones por lo que adquiere una
dualidad onda - corpúsculo característica
de la mecánica cuántica considerando el
análisis de la interacción como si fuera una
colisión
elástica
entre
el
fotón
(comportamiento corpuscular de la onda
electromagnética) y el electrón libre. Y su
deducción
requiere
únicamente
la
utilización de los principios de conservación
de energía y momento.
Compton llego a la conclusión que la
variación de longitud de onda de los
fotones dispersados, Δλ, puede calcularse
a través de la relación:
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.
Esta relacion se puede obtener por medio
de dos principios fundamentales:
Así, si se considera que la radiación
electromagnética está constituida por
cuantos de energía llamados fotones, en su
interacción
con
la
materia
puede
absorberse parte de estos fotones. En tal
caso, la energía global de la radiación
disminuiría, y también su frecuencia, con lo
que aumentaría la longitud de onda.
Efecto Compton inverso
También puede ocurrir un Efecto Compton
inverso. Es decir que fotones disminuyan
su longitud de onda al chocar con
electrones. Pero para que esto suceda, es
necesario que los electrones viajen a
velocidades cercanas a la velocidad de la
luz, y que los fotones tengan altas
energías.
La principal diferencia entre los dos
fenómenos, es que durante el Efecto
Compton "convencional", los fotones
entregan energía a los electrones, y
durante el inverso sucede lo contrario.
Importancia del efecto Compton
La explicación que del efecto Compton
proporciona la mecánica cuántica ofrece
una de las pruebas experimentales más
convincentes de la validez de sus
postulados teóricos. Este fenómeno
suministra una ilustración determinante de
las propiedades de onda y partícula de la
radiación electromagnética.
BIBLIOGRAFIA
Así pues quedo vigente para la luz la
validez de una dualidad onda-partícula que
permitía
explicar
las
propiedades
propagativas de la luz en términos de

SERWAY, Raymond A. “Física
Moderna”. Cengage Editores.
2006.
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