Вадим Прибытков, физик-теоретик, постоянный автор Терры Инкогнита.
"Комптоновская длина волны".
В 1923 г. А.Комтон, исследуя рассеяние рентгеновских лучей различными легкими веществами, графитом, парафином и др., обнаружил, что в рассеянных лучах, наряду с излучением первоначальной длины волны, содержатся также лучи большей длины волны, т.е. лучи, потерявшие часть своей энергии. Разность между этими длинами волн оказалась зависимой только от угла рассеяния. Она не зависела от свойств рассеивающего вещества и длины волн падающего света. Комптон экспериментально установил эту разницу в длинах волн, которая была названа комптоновской длиной волны. Объяснить сущность этой величины теория так и не смогла. При облучении вещества рентгеновскими лучами вылетали электроны высоких энергий.
Из всего этого мы можем также сделать вывод, что характер взаимодействия рентгеновских лучей с внешними электронами атомов зависит только от угла их встречи.
Формулу "комптоновской длины волны" можно получить, если приравнять формулы для энергии электромагнитных квантов Эйнштейна и Планка и провести соответствующие преобразования.
Т.е. эта формула показывает предел, максимум энергии, которую может приобрести электрон при достижении скорости света, т.е.
комптоновская длина волны представляет собой максимально возможную энергию, которую рентгеновские лучи могут передать внешнему электрону.
----Сущность эффекта Черенкова-Вавилова, его связь с эффектом Комптона.
В 1934 г. П.А. Черенков, работавший под руководством С.П.
Вавилова, обнаружил особый вид свечения жидкостей под действием гамма-лучей радия. Вавилов высказал совершенно правильное предположение, что источником излучения служат быстрые электроны, создаваемые гамма-лучами. Таким образом, получалась почти полная аналогия с эффектом Комптона, только там быстрые электроны создавались рентгеновскими лучами.
Теоретическое объяснение этого явления, получившего название эффекта Черенкова-Вавилова, было дано в 1937 г. И.Е.
Таммом и И.М. Франком. Объяснение состояло в следующем.
Согласие электромагнитной теории заряд, движущийся без ускорения, не излучает электромагнитных волн. Однако, когда электроны движутся со скоростью, превышающей скорость света в веществе, излучение имеет место и при движении электронов с постоянной скоростью. Электроны при этом якобы обгоняют свое собственное электромагнитное поле и начинают этим полем тормозиться.
Приведенное объяснение представляется фантастическим.
Непонятно, как электрон может приобрести в данной среде скорость больше скорости света, если он ускоряется гамма- излучением, скорость которого равна скорости света в данной среде. Кроме того, этот вывод противоречит выводу Комптона о том, что передаваемая энергия имеет предел и скорость электрона, как правило, не доходит до этого предела.
Непонятно, как электроны могут обгонять свое собственное магнитное поле. Непонятно, почему электроны движутся в веществе с постоянной скоростью, не тормозятся веществом и еще выделяют при этом электромагнитное излучение. Получается большое количество непонятных моментов, которые не находят своего объяснения.
В действительности происходит следующее: электроны вещества, сталкиваясь с налетающим на них гамма-излучением, захватывают электромагнитную энергию и приобретают высокие скорости, что и подтверждается эффектом Комптона. Электрон, захвативший гамма-квант и двигающийся в веществе с большой скоростью, тормозится веществом и испускает излучение.
Процесс является фактически продолжением эффекта Комптона:
гамма или рентгеновские лучи, сталкиваясь с электронами, теряют энергию (эффект Комптона), электроны ускоряются до больших скоростей, резко тормозятся веществом и в ходе торможения испускают излучение (явление Черенкова-Вавилова). Подсчеты показывают, что при единичном акте торможения электрон теряет в скорости не менее 740 км/сек. Полоса таких единичных актов торможения и создает свечение.
Таким образом, для создания свечения Черенкова-Вавилова электронам совсем не требуется превышать скорость света. Более того, ни о каком движении электронов в веществе со скоростью света речь не идет. Их скорость меньше, о чем свидетельствует эффект Комптона, а также подсчитанная нами потеря скорости электроном в акте единичного торможения. Все это фундаментальные явления, не получившие в рамках квантовой механики убедительного разъяснения. Пора возвращаться обратно к классической физике.