காம்ப்ட்டன் விளைவு 335
காம்ப்ட்டன் விளைவு எக்ஸ் கதிர்கள் சிதறுவதைப் பற்றிய பழங்கொள்கை களில் (classical theory) சிதறப்பட்ட எக்ஸ்கதிரும் படுஎக்ஸ் கதிரும் ( incident X-ray) ஒரே அலைநீள முள்ளவையாக இருக்க வேண்டும். சிதறல் குணகம் (scattering coefficient) படுசுதிரின் அலைநீளத்தைச் சார்ந்ததாக இராமல் 0.2 என்னும் ஒரு மாறிலியான மதிப்புடையதாயிருக்கும். சிதறிய கதிர்களின் செறி வின் பரவீடு (intensity distribution) சமச்சீர்மையுடை யதாக இருக்க வேண்டும். ஆனால் வன் எக்ஸ் கதிர் கள், காமாக் கதிர்கள் போன்ற உயர் அதிர்வெண் கதிர்வீச்சுகளை வைத்துச் செய்யப்பட்ட ஆய்வுகளின் மூலம் பின்வரும் முடிவுகள் கிடைத்தன. அலை சிதறிய கதிர்வீச்சின் அலைநீளம், படுகதிரின் அலைநீளத்தைவிட மிகுதியாயிருந்தது. சிதறல் குண கம் மாறிலியாக இல்லை. அது படுகதிரின் நீளத்திற்கு நேர்விகிதத்திலிருந்தது. படுகதிரின் அலை நீளம் குறைந்ததால் சிதறல் குணகமும் குறைந்தது. சிதறிய கதிர்வீச்சின் செறிவுப் பரவீடு சமச்சீர்மை யுடனில்லை. படுகதிரின் திசையில் செறிவு பெரும அளவுள்ளதாகவும் அதிலிருந்து விலகிச் செல்லச் செல்லக் குறைவதாகவுமிருந்தது. இம் முடிவுகளைப் பழங்கொள்கையால் விளக்க இயலவில்லை. ஆர்தர் ஹெச் காம்ப்டன் என்னும் அமெரிக்க இயற்பியல் வல்லுநர் குவாண்ட்டம் கொள்கையின் அடிப்படை யில் மேற்காணும் ஆய்வு முடிவுகளுக்குத் தக்க விளக் கத்தை அளிக்க முடியும் என்று காட்டினார். கதிர்ச் சிதறலை ஒரு ஃபோட்டானுக்கும், சிதறவைக்கும் பொருளிலுள்ள ஓர் எலெக்ட்ரானுக்கும் இடையில் ஏற்படுகிற ஒரு மீள் தன்மையுள்ள (elastic) மோத லாகக் கருதினால் அந்த முடிவுகளை விளக்க முடியும். hy ஆற்றலுள்ள ஒரு ஃபோட்டான் ஓர் எலெக்ட் ரானுடன் மோதினால், எலெக்ட்ரானுக்கு இயக்க ஆற்றலைத் தருவதால் அதன் தன்னாற்றல் குறைகிறது. இங்கு h என்பது பிளாங்கின் மாறிலி; என்பது ஃபோட்டானின் அதிர்வெண். அது மோதலுக்குப்பின் சிதறும் ஃபோட்டானின் ஆற் றல் hy அளவினதாக இருக்கும். இங்கு y' என்பது சிதறிய ஃபோட்டானின் அதிர்வெண்; சிதறிய ஃபோட்டானின் ஆற்றல், படு ஃபோட்டானின் ஆற் றலைவிடக் குறைவாகவுள்ளது. இதனால் சிதறிய ஃபோட்டானின் அலைநீளம் படு ஃபோட்டானின் அலைநீளத்தைவிட மிகுதியாயிருக்கும். சிதறலினால் ஃபோட்டான்களின் அதிர்வெண்ணில் ஏற்படும் மாற் றம் காம்ப்ட்டன் விளைவு எனப்படும். குவாண்ட்டம் கொள்கை சரியானதா ல்லையா என்று ஆய்வு செய்ய, காம்ப்ட்டன் விளைவு அடிப்படையாக உள்ளது. 1923 ல் காம்ப்ட்டன் ஒரு கார்பன் பாளத்தின் காம்ப்ட்டன் விளைவு 335 ஒரு முகத்தில் எக்ஸ் கதிர்களைச் செலுத்திப் பல்வேறு திசைகளில் சிதறிய கதிர்களின் செறிவுகளையும் அலைநீளங்களையும் அளந்தார். படுகதிரின் திசைக் கும் சிதறும் கதிரின் திசைக்கும் இடையிலுள்ள கோணம் கூடுதலானபோது அலைநீளத்தில் ஏற்பட்ட மாற்றத்தின் அளவும் அதிகரித்ததை அவர் கண்டார். . ஒளியின் குவாண்ட்டம் கொள்கையை அடிப்படை யாகக் கொண்டு எக்ஸ் கதிர் ஃபோட்டானும் ஒரு தனியான எலெக்ட்ரானும் இரண்டு பில்லியாடு பந்து கள் மோதிக்கொள்வதைப்போல மீள்தன்மையுடன் மோதிக்கொள்ளுவதாக அவர் கருத்து வெளியீட் டார். இம் மோதலுக்கு ஆற்றலின் அழியாமை விதி யைப் பயன்படுத்தி, மோதலுக்குப்பிறகு Vதிசைவேகத் தடன் பின்வாங்கிச் செல்லும் m நிறையுள்ள எலெக்ட்ரானின் இயக்க ஆற்றலான 4my3, படுஎக்ஸ் கதிரின் ஆற்றலிலிருந்தே (hy) கிடைத்திருக்க வேண் டும் என்று காம்ப்ட்டன் கூறினார். இவ்வாறு தன் ஆற்றலின் ஒரு பகுதியை இழந்த எக்ஸ் கதிர் ஃபோட் டான் திசைமாறி விடுகிறது. அதன் அதிர்வெண் படுகதிரின் அதிர்வெண்' ஐ விடக் குறைவாயிருக் கும். அதன் ஆற்றல் hy' ஆகக் குறையும். ஆற்றலின் அழியாமை விதியின்படி, by - hy + mp பெரும்பாலான சமயங்களில் பின்னிடு எலெக்ட் ரானின் திசைவேகம், ஒளியின் திசைவேகமான C ஐ நெருங்கிவிடுகிறது. எனவே சார்புநிலைக் கொள்கைப் படியான சமன்பாடுகளை இங்கே பயன்படுத்த வேன் டும். அதன்படி hy = hy + m, c' (r - 1) இங்கு r =1/1-v®]c? > } ரானின் ஓய்வு நிறை. (I) என்பது எலெக்ட் முழுமையான மீள் திறனுள்ள இரண்டு பந்துகள் மோதிக்கொள்ளும்போது நிகழ்வதைப் போலவே இங்கும் உந்த அழிவின்மை விதியைப் (conservation of momentum) பயன்படுத்திக் காம்ப்ட்டன் சிதறும் கதிர்களின் மாறிய அலை நீளத்தைக் கணக்கிட தவுகிற ஒரு சமன்பாட்டை உருவாக்கினார். இவ்வாறு கணக்கிடப்பட்ட அலைநீள வேறுபாடுகள் ஆய்வுகளில் கிடைத்த முடிவுகளுடன் ஒத்திருந்தன. ஓர் ஒளி ஃபோட்டானுக்கு உந்தத்திற்குச் சம் மான ஒரு பண்பு உண்டு என்பதும் அது ஒரு பொரு ளின் மேல் விழுந்தால் ஓர் அழுத்தத்தைச் செலுத்தும் என்பதும் நீண்ட நாளாகவே தெரிந்த உண்மைதான். ஓர் ஒற்றை ஃபோட்டானின் உந்தம் hy/ c என்று குவாண்ட்டம் கொள்கை கூறுகிறது. இதில் h என்பது பிளாங்கின் மாறிலி; என்பது ஃபோட்டானின் அதிர் வெண்: c என்பது ஒளியின் வேகம். ச்சமன்பாடு
