* 波の理論は、コンプトン効果を説明できません: 光の波理論は、散乱光が散乱角に関係なく、入射光と同じ周波数を持つべきであると予測しています。ただし、コンプトンの効果は、散乱光が入射光よりも *低い頻度(長波長)を持っていることを示しており、変化の量は散乱角に依存します。
* 粒子理論は、コンプトン効果を説明しています: 粒子画像では、コンプトン効果は光子と電子の間の衝突として説明されています。この衝突中、光子はそのエネルギーと運動量の一部を電子に伝達し、より低いエネルギー(長波長)光子をもたらします。伝達されるエネルギーの量は、散乱の角度に依存します。
コンプトン効果の光の粒子性を支える重要な観察:
* エネルギーと運動量保存: コンプトン効果は、システムの総エネルギーと運動量(光子と電子)が保存されていることを示しています。これは粒子衝突で予想されます。
* 角度依存散乱: 散乱光子の波長(または周波数)の変化は、粒子の衝突によって予測されるように、散乱角に依存します。
* 古典的な説明なし: 光の波理論は、角度依存性散乱とコンプトン効果で観察される波長の変化を説明することはできません。
したがって、コンプトン効果は、光の粒子の性質をサポートする重要な証拠です。 光の二重性を強調しています。つまり、状況に応じて波のような行動と粒子のような行動の両方を示すことができます。