COMPTON, Arthur Holly

COMPTON, Arthur Holly

Fisico americano, nacque a Hooster (Ohio) il 10 settembre 1892. Nel 1916 fu nominato docente nell'università di Minnesota, nel 1920 professore di fisica nell'università di S. Louis. Dal 1923 insegna nell'università di Chicago. Nel 1927 ottenne con C. T. R. Wilson il premio Nobel per la fisica. Scoprì (1923) il fenomeno che da lui prende nome.

Il fenomeno di Compton. - Si indicano col nome di effetto Compton alcune circostanze che si verificano nella diffusione dei raggi X, specialmente in sostanze di basso peso atomico. Quando una sostanza viene colpita da un fascio di raggi X, essa diventa a sua volta centro di emissione di altri raggi X, detti raggi secondarî. Questi si distinguono in due tipi: una parte ha le frequenze caratteristiche della sostanza diffondente, l'altra invece ha approssimativamente la frequenza dei raggi X primarî. I primi si dicono raggi di fluorescenza, i secondi raggi diffusi; è appunto a questi secondi che si riferisce l'effetto Compton. Per comprenderne bene la natura, osserviamo che secondo la teoria classica di Thomson l'interpretazione del fenomeno della diffusione è la seguente. Gli elettroni contenuti nel corpo diffondente, sotto l'azione del campo elettrico alternato della radiazione primaria, eseguono oscillazioni forzate con frequenza eguale a quella della radiazione stessa. In conseguenza di questo moto vibratorio gli elettroni diventeranno a loro volta centri di emissione di onde elettromagnetiche, aventi la stessa frequenza del moto vibratorio degli elettroni e quindi anche della luce primaria. Queste onde elettromagnetiche costituiscono appunto la radiazione diffusa. Secondo questa teoria dunque le frequenze della radiazione primaria e della radiazione diffusa dovrebbero coincidere esattamente. Il C. osservò invece che esiste una lieve differenza tra le frequenze delle radiazioni primaria e diffusa, e che tale differenza dipende dall'angolo formato tra le due direzioni, essendo nulla per radiazioni diffuse nella direzione della radiazione primaria, e massima per la diffusione in senso opposto. L'effetto C., pur non avendo un'entità quantitativamente molto grande (si tratta d'una differenza di lunghezza d'onda che può al massimo arrivare a 48 unità X), ha un'importanza assai grande in quanto getta molta luce sul meccanismo del fenomeno della diffusione. I risultati del C. s'interpretano agevolmente per mezzo della teoria dei quanti di luce. Consideriamo infatti un quanto di luce che, per effetto dell'urto contro un elettrone subisca una deviazione; siccome al quanto di luce, oltre che un'energia, si attribuisce anche una quantità di moto, l'elettrone subirà un urto derivante dal cambiamento di direzione del quanto. Ne consegue che in questo processo l'elettrone viene ad acquistare una certa energia cinetica, e, per il principio della conservazione dell'energia, dovrà dunque diminuire l'energia del quanto; ed essendo l'energia di un quanto proporzionale alla frequenza, si avrà corrispondentemente all'atto di diffusione del quanto una diminuzione della sua frequenza; e in ciò appunto consiste l'effetto Compton. Tale teoria rende conto anche quantitativamente dei risultati sperimentali e si mostra in accordo con tutte le particolarità del fenomeno della diffusione.