Comptonspredning: fotonet mister energi i støtet

Hva viser visualet?

Når et røntgenfoton treffer et tilnærmet fritt elektron, sprer fotonet seg og gir en del av energien og bevegelsesmengden sin til elektronet. Det spredte fotonet får derfor lavere energi og lengre bølgelengde. Hele støtet kan beskrives med bevaring av energi og bevegelsesmengde — som mellom to partikler.

Bølgelengdeendringen er Δλ = h/(m_e c)·(1 − cosθ), der θ er spredningsvinkelen. Konstanten h/(m_e c) kalles comptonbølgelengden og er 2,43 pikometer. Ved θ = 0 er 1 − cos0° = 0, og ingenting skjer. Ved 90° blir 1 − cos90° = 1, altså Δλ = 2,43 pm.

Maksimum kommer når fotonet spres rett tilbake: 1 − cos180° = 2, og Δλ = 2h/(m_e c) = 4,85 pm. Elektronets kinetiske energi er da hc/λ₁ − hc/λ₂, altså det fotonet mistet.

Slik leser du visualet

Merkene under står også i bildet.

1. 1. Støt mellom to partikler. Fotonet gir energi og bevegelsesmengde til elektronet.
2. 2. Vinkelen styrer tapet. Ingen avbøyning gir ingen endring i bølgelengde.
3. 3. Maks ved 180 grader. Rett tilbake: Δλ = 4,85 pm, dobbelt av 2,43 pm.

Nøkkelbegreper

• comptoneffekt
• comptonbølgelengde
• spredningsvinkel
• bevegelsesmengde
• energibevaring
• partikkelnatur

På prøve og muntlig-praktisk

Sensor vil at du skal si HVORFOR comptoneffekten viser partikkelnaturen: støtet kan beskrives med bevaring av energi og bevegelsesmengde, akkurat som mellom to kuler. Ved θ = 180° dobles comptonbølgelengden.

Kildegrunnlag

eksamen-var-2026.html oppgave 2b (Δλ = h/(m_e c)(1 − cosθ), p = h/λ); eksamen-host-2025.html oppgave 1s (θ = 180° gir Δλ = 2h/(m_e c)); eksamen-var-2025.html oppgave 1t