Physikalisches Praktikum für Fortgeschrittene im Sommersemester 2000
Versuch 22: Comptoneffekt
Oliver Fischer
11. Juli 2000
Einleitung
Arthur Compton führte um 1920 Experimente zur Wellenlängenbestimmung gestreuter Röntgenstrahlung durch und fand dabei im Spektrum der gestreuten Strahlung neben der ursprünglichen eine zu größeren Wellenlängen verschobene Linie. Die Größe der Verschiebung hängt dabei vom Streuwinkel ab. Es war bekannt daß es sich bei Röntgenstrahlung um elektromagnetische Strahlung mit sehr kurzer Wellenlänge handelt, und die von Compton zur Bestimmung der Wellenlänge angewandte Methode der Bragg-Refexion bestätigte ja auch den Wellencharakter der Röntgenstrahlen. Zur Erklärung der Verschiebung der Wellenlänge gestreuter Röntgentrahlung jedoch war die Wellentheorie ungeeignet und Compton erklärte dieses Phänomen indem er den Streuvorgang als elastische Stöße von Teilchen der Ruhemasse 0 mit freien Elektronen interpretierte. Dadurch konnte er aus der relativistischen Beziehung zwischen Energie und Impuls (1) und der Erhaltung dieser Größen (2,4) die nach ihm benannte Formel (6) herleiten, die die Abhängigkeit der Wellenlängenverschiebung vom Streuwinkel beschreibt. Dies stellt nach der Erkenntnis daß bei der Wechselwirkung elektromagnetischer Strahlung mit Materie Emission und Absorption in Einheiten von diskreten Energiequanten E=hv erfolgt, wodurch der photoelektrische Effekt und die Strahlung des Schwarzen Körpers erklärt werden konnten, einen bedeutenden Schritt in der Entwicklung des Konzepts des Photons als Teilchen der elektromagnetischen Strahlung dar.
[...]
