精選版 日本国語大辞典 「コンプトン効果」の意味・読み・例文・類語
コンプトン‐こうか ‥カウクヮ【コンプトン効果】
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電子によって散乱されたX線の波長が長波長側に変化する現象。コンプトン効果は、入射X線の波長や散乱体の種類によらない一方、散乱角度が大きいほど、また振動数の変化としては入射エネルギーが大きいほど、顕著に現れる。この効果は、1922年コンプトンによって物質によるX線の散乱でみいだされ、物質中の電子による光子の散乱として理解された。コンプトン効果は、光の粒子性(当時の光量子仮説)に対する直接的な実験的根拠を与えた。光子のエネルギーが、電子の静止エネルギーに比して十分小さいときの散乱は、トムソン散乱といわれ、散乱の度合い(全断面積)は入射エネルギーによらない。コンプトン効果は、光子と荷電粒子の間の相互作用による散乱過程であるから、電子に限らず陽子など他の荷電粒子の場合にも現れるが、効果は荷電粒子の質量が大きいほど小さいので、電子の場合がもっとも顕著に現れる。電磁場の量子である光子(フォトン)が振動数ν(エネルギーはνにプランク定数hを乗じた値)で静止している電子に入射し、角度θの方向に散乱されて振動数ν'になった場合、特殊相対性理論によるエネルギーと運動量の保存則を適用すると、ν'がνとθの関数として与えられ、ν'はνより小さい。振動数と波長の積が光速cとなる関係によって、波長がλよりλ'に増大する変化量は2λcsin2(θ/2)となる。ここで、λcは電子のコンプトン波長とよばれ、電子の質量をmとするとき
λc≒h/mc=2.4×10-12m
である。
[玉垣良三・植松恒夫]
『朝永振一郎著『量子力学1』第2版(1977・みすず書房)』▽『原康夫著『岩波基礎物理シリーズ5 量子力学』(1994・岩波書店)』
出典 ブリタニカ国際大百科事典 小項目事典ブリタニカ国際大百科事典 小項目事典について 情報
光子の自由電子による非弾性散乱現象.1923年,A.H. Comptonにより発見された.光子のエネルギーをhν,運動量をhν/c(hはプランク定数,νは光子の振動数,cは光速度)とすると,光子と電子の衝突を図に示すような古典粒子間の衝突としてエネルギーおよび運動量の保存則を適用することができる.
すなわち,エネルギー保存則より,次式が得られる.
ここで,ν′は散乱光子の振動数,mは電子の質量,vはその反跳速度である.一方,運動量保存則により次の二式が成立する.
これらの三式から実験と一致する反跳電子の散乱方向に対するエネルギー分布などが計算できる.このように,光子を粒子として取り扱えることが示され,光の粒子性が確かめられた.ただし,上式において反跳電子が光速度に近くなるときは,相対論的取り扱いが必要になる.
出典 森北出版「化学辞典(第2版)」化学辞典 第2版について 情報
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出典 株式会社平凡社世界大百科事典 第2版について 情報
… 一方,X線の発見およびその研究は物理学の進歩に大きな波及効果を及ぼした。例えば,X線の発見に刺激を受けたA.H.ベクレルは,蛍光物質の中にはX線を放射するものがあるのではないかと考え,種々の物質を用いての実験を行ったが,1896年ウラン塩からX線とは異なる放射線が出ていることを発見しているし,また1922年,A.H.コンプトンによる散乱X線のコンプトン効果の発見は,電磁波(光)の粒子性の直接の証拠となったものとして有名である。
[基本的性質]
X線の最大の特徴は,物質を透過する力(透過能という)が大きく,物質に吸収されにくいことである。…
※「コンプトン効果」について言及している用語解説の一部を掲載しています。
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