Обратный эффект Комптона

Эффектом, обратным эффекту Комптона, является увеличение частоты света, претерпевающего рассеяние на релятивистских электронах, имеющих энергию выше, чем энергия фотонов. То есть в процессе такого взаимодействия происходит передача энергии от электрона фотону.

Энергия рассеянных фотонов определяется выражением^[1]:

где и — энергия рассеянного и падающего фотонов соответственно, K — кинетическая энергия электрона.

Обратный эффект Комптона ответственен за рентгеновское излучение галактических источников, рентгеновскую составляющую реликтового фонового излучения (эффект Сюняева — Зельдовича), трансформацию плазменных волн в высокочастотные электромагнитные волны^[2].

Сегодня эффект Комптона находит применение в астрофизике: гамма-лучи от космических объектов подвергаются многократному рассеянию, пока их энергия не падает до длин волн рентгеновской части спектра, после чего их можно анализировать на стандартных рентгенографических установках. Подобный детектор был в 1991 году выведен НАСА на орбиту в составе Гамма-лучевой обсерватории имени Комптона.

Под релятивистскими эффектами понимаются проявления при высоких скоростях действия принципа относительности. В классической физике предполагается, что все наблюдатели, где бы во вселенной они не находились, получают одинаковые результаты измерений протяженности в пространстве и во времени. Принцип относительности подразумевает, что разные наблюдатели получают различные результаты измерений.

А.А. Майкельсон, проводя измерения скорости света, обнаружил (1881), что результат измерения не зависит от скорости источника излучения. Опыт А.А. Майкельсона и Э.В. Морли (1887) показал, что измерения скорости света дают одинаковые результаты, независимо от того, в каком направлении измерять. Это противоречило представлениям физики того времени: если свет распространяется в какой-то среде (эфире), а Земля движется в этой среде, измерения в разных направлениях должны давать различные результаты.

Для объяснения полученного результата Г.А. Лоренц (и независимо от него Дж. Фитцджеральд) предположил, что тела, движущиеся по отношению к эфиру, изменяют свои геометрические размеры, ввиду того, что межатомное расстояние тоже зависит от скорости передачи взаимодействия (это подтверждают и современные теории поля), и изменения эти в случае линейности пространства и времени описываются отношениями:

(здесь без штрихов - истинные координаты и время, со штрихом - местные координаты и время)
(в случае нелинейности имеются члены с v/c в более высокой степени, но в случае римановой геометрии можно пользоваться этой же формулой)
Это сокращение называется лоренцово сокращение, а отношения - преобразования Лоренца.

Пуанкаре выдвинул требование ковариантности всех законов природы относительно преобразований Лоренца и сформулировал принцип относительности: в любых инерциальных системах отсчета все физические явления при одинаковых условиях протекают одинаково.

Импульс релятивистский. Выражение, обеспечивающее инвариантность закона сохранения импульса, может быть получено, если вместо времени t подставить собственное время τ.

Тогда

Дата добавления: 2015-10-21