Ефект комптону та його елементарна теорія. Ефект Комптону: наріжний камінь квантової механіки В ефекті комптону фотон передає

1. Вступ.

2. Експеримент.

3. Теоретичне пояснення.

4. Відповідність експериментальних даних із теорією.

5. З класичної точки зору.

6. Висновок.

ЕФЕКТ КОМПТОНУ полягає у зміні довжини хвилі, що супроводжує розсіювання пучка рентгенівських променів у тонкому шарі речовини. Явище було відоме ще за кілька років до роботи Артура Комптона, який опублікував у 1923 році результати ретельно виконаних експериментів, що підтвердили існування цього ефекту, і водночас запропонував його пояснення. (Незабаром незалежне пояснення було дано П.Дебаєм, чому явище іноді називають ефектом Комптона - Дебая.)

У той час існували два абсолютно різні способи опису взаємодії світла з речовиною, кожен з яких підтверджувався значною кількістю експериментальних даних. З одного боку, теорія електромагнітного випромінювання Максвелла (1861) стверджувала, що світло є хвильовим рухом електричного і магнітного полів; з іншого, квантова теорія Планка та Ейнштейна доводила, що за деяких умов пучок світла, проходячи через речовину, обмінюється з нею енергією, причому процес обміну нагадує зіткнення частинок. Важливе значення роботи Комптона полягала в тому, що вона стала найважливішим підтвердженням квантової теорії, оскільки показавши нездатність теорії Максвелла пояснити експериментальні дані, Комптон запропонував просте пояснення, засноване на гіпотезі квантів.

Розсіювання рентгенівських променів з хвильової точки зору пов'язане з вимушеними коливаннями електронів речовини, так що частота розсіяного світла повинна дорівнювати частоті падаючого. Ретельні виміри Комптона показали, проте, що поруч із випромінюванням незмінної довжини хвилі в розсіяному рентгенівському випромінюванні з'являється випромінювання трохи більшої довжини хвилі.

Комптон поставив досвід розсіяння рентгенівських променів на графіті. Відомо, що видиме світло розсіюється на дуже дрібних, але все ж таки макроскопічних предметах (на пилу, на дрібних краплях рідини). Рентгенівські промені, як світло дуже короткої довжини хвилі, повинні розсіюватися на атомах і окремих електронах. Суть досвіду Комптона полягала у наступному. Вузький спрямований пучок монохроматичних рентгенівських променів прямує на невеликий зразок із графіту (для поставленої мети можна використовувати й іншу речовину)

Рентгенівські промені, як відомо, мають гарну проникаючу здатність: вони проходять через графіт, і одночасно частина їх розсіюється на всі боки на атомах графіту. При цьому природно очікувати, що розсіювання здійснюватиметься:

1) на електронах з глибоких атомних оболонок (вони добре пов'язані з атомами та у процесах розсіювання не відриваються від атомів),

2) на зовнішніх, валентних електронах, які навпаки слабко пов'язані з ядрами атомів. Їх, по відношенню до взаємодії з такими жорсткими променями, як рентгенівські, можна розглядати як вільні (тобто перебрати їх зв'язком з атомами).

Інтерес представляло розсіювання саме другого роду. Розсіяні промені вловлювалися під різними кутами розсіювання, і за допомогою рентгенівського спектрографа вимірювалася довжина хвилі розсіяного світла. Спектрограф представляє собою віддалений на невеликій відстані від фотоплівки кристал, що повільно гойдається: при похитуванні кристала виявляється кут дифракції, що задовольняє умові Вульфа-Брегга. Була виявлена ​​залежність різниці довжин хвиль падаючого і розсіяного світла від кута розсіювання. Завдання теорії полягало в тому, щоб пояснити цю залежність.

Відповідно до теорії Планка та Ейнштейна, енергія світла з частотою ν передається порціями – квантами (або фотонами), енергія яких Е дорівнює постійної Планка h, помноженої на ν . Комптон ж припустив, що фотон несе імпульс, який (як випливає з теорії Максвелла) дорівнює енергії Е, поділеної на швидкість світла с. При зіткненні з електроном мішені рентгенівський квант передає йому частину своєї енергії та імпульсу. В результаті розсіяний квант вилітає з мішені з меншими енергією та імпульсом, а отже, з нижчою частотою (тобто з більшою довжиною хвилі). Комптон зазначив, що кожному розсіяному кванту повинен відповідати швидкий електрон віддачі, що вибивається первинним фотоном, що і спостерігається експериментально.

Розглянемо світло з точки зору фотонів. Вважатимемо, що окремий фотон розсіюється, тобто. стикається з вільним електроном (зв'язком валентного електрона з атомом нехтуємо). В результаті зіткнення електрон, який ми вважаємо тим, хто спочиває, набуває відомої швидкості, а отже, відповідної енергії та імпульсу; фотон змінює напрям руху (розсіюється) і зменшує свою енергію (зменшується його частота, тобто збільшується довжина хвилі). p align="justify"> При вирішенні задачі про зіткнення двох частинок: фотона і електрона - припустимо, що зіткнення відбувається за законами пружного удару, при якому повинно мати місце збереження енергії і імпульсу часток, що стикаються.

При складанні рівняння збереження енергії треба зважити на залежність маси електрона від швидкості, бо швидкість електрона після розсіювання може бути значною. Відповідно до цього кінетична енергія електрона висловиться як різницю енергії електрона після і по розсіювання, тобто.

Енергія електрона до зіткнення рівна

, а після зіткнення - ( - маса електрона, що покоїться, - маса електрона, що отримав в результаті розсіювання значну швидкість ).

Енергія фотона до зіткнення - , після зіткнення -

.

Аналогічно імпульс фотона до зіткнення

, після зіткнення - .

Таким чином, у явному вигляді закони збереження енергії та імпульсу набувають вигляду:

; (1.1)

Друге рівняння - векторне. Його графічне відображення показано на малюнку

Відповідно до векторного трикутника імпульсів для сторони, що лежить проти кута θ, маємо

(1.2)

Перше рівняння (1.1) перетворимо: перевантажуємо члени рівняння і обидві його частини зведемо в квадрат.

Віднімемо (1.3) з (1.2):

Склавши (1.4) та (1.5), отримаємо:

(1.6)

Згідно з першим рівнянням (1.1) перетворимо праву частину рівняння (1.6). Отримаємо таке.

Відкрите Комптоном у 1923 р. збільшення довжини хвилі жорсткого рентгенівського випромінювання після розсіювання на нерухомих електронах послужило остаточним доказом корпускулярної природи світла. Точніше світла можна приписувати хвильові чи корпускулярні властивості залежно від фізичних умов, у яких протікає процес взаємодії. У цьому процесі фотон стикається з нерухомим електроном і передає йому частину своєї енергії та імпульсу. Отже, внаслідок зіткнення енергія та імпульс фотона зменшуються, а довжина хвилі відповідно зростає, тому що його енергія дорівнює , а імпульс де найпростішому випадку нерелятивістського зіткнення, тобто. при законах збереження енергій та

Мал. 4.2. Перетин фотопоглинання для рентгенівських фотонів у газі, що має хімічний склад, що відповідає поширеності елементів у Всесвіті. Стрибки поглинання пов'язані з межами зазначених на графіку елементів. Оптична глибина середовища дорівнює де космічний вміст водню.

імпульси записуються у вигляді

де кутова частота та імпульс фотона перед зіткненням, відповідні значення після зіткнення, швидкість, що повідомляє електрону в ході зіткнення. Одне з класичних завдань, запропонованих студентам-випускникам, - показати за допомогою наведених вище співвідношень, що зміна довжини хвилі дорівнює

де у - Кут розсіювання фотона.

Насправді все може виявитися набагато складнішим. По-перше, процес може бути релятивістським. По-друге, електрон може до

Мал. 4.3. Схематична діаграма, що показує залежність перерізу Клейна - Нішин від енергії фотонів.

зіткнення рухатися. По-третє, щільність фотонів може бути така велика, що доведеться брати до уваги індуковані процеси (див., наприклад, розділ «Комптонізація» в ). Одним із найцікавіших додатків даної теорії є утворення безперервного спектру в рентгенівських подвійних системах. Зворотне комптонівське розсіювання (релятивістських електронів на фотонах) дуже важливе для визначення часу життя таких електронів у різних космічних об'єктах (розд. 19.3).

Слід бути обережним, визначаючи, чи є зіткнення релятивістським, тобто. в оцінці швидкості електронів у системі центру інерції. Для фотона з енергією Лео, що стикається з нерухомим електроном, система центру інерції рухається зі швидкістю, що визначається співвідношенням

Значить, якщо енергія розсіюваного фотона Лео слід користуватися строгими квантовими релятивістськими перерізами розсіювання. Якщо система центру інерції рухається з такою швидкістю, що енергія фотона не перевищує, то слід використовувати томсонівський перетин розсіювання.

При проходженні у-квантів через речовину, поряд з поглинанням, відбувається їхнє розсіювання зі зміною або без видимої зміни довжини хвилі. Розсіювання без зміни довжини хвилі характерне для м'якого рентгенівського випромінювання (Er « ntgC). Воно називається класичним, або томсонівським і знаходить своє пояснення в рамках класичної електродинаміки: електромагнітна хвиля, що падає на атом, приводить у вимушені коливання пов'язані електрони, які самі стають випромінювачами хвиль з тією ж частотою (довжиною хвилі). Для перерізу класичного розсіювання Дж. Дж. Томсон отримав таку формулу:

Розсіювання зі зміною довжини хвилі має місце в тих випадках, коли енергія фотона можна порівняти з т е з 2 .Вперше це явище спостерігав А. Комптон (1922) при дослідженні розсіювання жорстких рентгенівських променів. У дослідах Комптона було показано, що спектр розсіяного випромінювання, крім початкової лінії з довжиною хвилі X,містить зміщену лінію Х"> X,причому величина зміщення АХ = Х"-Хзростає зі збільшенням кута розсіювання в,а при фіксованому вне залежить ні від X,ні від виду розсіювальної речовини. Всі ці закономірності не пояснюються класичною хвильовою теорією, проте знаходять пояснення з погляду квантової теорії. Комптон і Дебай запропонували трактувати явище, що спостерігається, як пружне розсіювання квантів світла (фотонів) на електронах речовини (ДОДАТОК Л). У кожному окремому акті взаємодіють один фотон та один електрон; електрон у разі можна вважати вільним, оскільки енергія падаючих фотонів вище, ніж енергія зв'язку електронів в атомах.

Повний переріз, що визначає число у-квантів, що вибули з первинного пучка (в розрахунку на один електрон), дається формулою Клейна-Нішини-Тамма:

де х - lE.Jm^c 2 .Розглянемо її граничні випадки.

При л: «1 (нерелятивістський випадок) число розсіяних у-квантів лінійно зменшується зі зростанням енергії у-квантів

У зворотному, ультрарелятивістському випадку (х » 1)

Таким чином, переріз комптонівського розсіювання зменшується зі зростанням енергії фотону; у межі Е г ->практично обернено пропорційно Е у(Рис. 21.1). Повне перетин розсіювання у-квантів на атомі пропорційно числу електронів, тобто. Z.

Енергійний спектр електронів віддачі (комптонівських електронів)безперервний: їхня кінетична енергія Т ерозподілена в інтервалі від 0 до максимальної величини, що визначається формулою Л.8 (ДОДАТОК Л).

Вказаний на рис. 21.1 хід кривої, що зображує залежність від Е^відноситься до випадку нескінченно вузького пучка і точкового детектора, коли розсіяні на невеликий кут у-кванги не реєструються. Однак на досвіді використовуються пучки з кінцевим кутом розчину, а детектор не є точковим. Тому дуже важливим є знання кутового розподілу розсіяних уквантів.

Мал. 21.2.

При малих значеннях jc кутовий розподіл слідує закону (1 + cos"^), характерному для класичної електромагнітної теорії (СР- Кут розсіювання у-кванта). Цей розподіл симетрично щодо (Р = nil.Імовірність розсіювання максимальна при 0° та 180°. З увеличением.v кутовий розподіл стає дедалі більше спрямованим вперед. Криві Мал. 21.2 ілюструють характер кутового розподілу розсіяного у-випромінювання для різних значень Є гПри х » 1 практично все розсіяне випромінювання можна вважати зосередженим у вузькому конусі з кутом розчину (р = Їх.

У деяких випадках необхідно враховувати швидкості електронів, що взаємодіють із фотонами. Рух атомних електронів призводить до помітного розкиду енергій розсіяних фотонів та електронів віддачі (при фіксованому 0). Зокрема, якщо імпульс електрона більше імпульсу фотона, що летить йому назустріч, то останній не втрачає, а набуває енергію (Зворотний ефект Комптону).

Крім електронів ефект Комптона може відбуватися і на іншу

гих заряджених (а також нейтральних, але мають ненульовий магнітний момент) частинках, наприклад, на протоні або нейтроні. Однак перерізи розсіювання при цьому дуже малі, тому що обернено пропорційні квадрату маси частинки.

На закінчення обговорення комптонівського розсіювання у-квантів відміряємо, що з цим явищем пов'язано не тільки їхнє розсіювання, а й подальше фотоелектричне поглинання в речовині. Якщо джерело у-квантів з усіх боків оточити досить великими блоками з легкої речовини (наприклад, алюмінію), го за межі блоків у-випромінювання вже не вийде. Це буде не так, якби мало місце класичне розсіювання. Однак при комптонівському розсіюванні частина енергії у кванту передасться електрону. Тому в результаті багаторазового розсіювання в блоці уквант поступово втратить більшу частину своєї енергії, і, врешті-решт, поглинеться, оскільки перетин фотоефекту швидко зростає зі зменшенням енергії і стає більше, ніж перетин розсіювання (рис. 21.1). На явищі багаторазового розсіювання засновано пристрій захисту від у-квантів із бетону, цегли і т.д.

• Те, що частина розсіяного рентгенівського випромінювання має початкову довжину хвилі, пояснюється тим. що частина фотонів розсіюється на внутрішніх електронах сильно пов'язаних з атомами. Це еквівалентно зіткненню фотона не з вільним електроном, а з атомом, маса якого в тисячі разів більша за масу електрона. Отже, передача енергії та пов'язане з нею зміна довжини хвилі у разі виявляються у тисячі разів меншими, тобто. практично не спостерігаються. Для у-квантів, енергія яких більша за енергію зв'язку будь-якого з атомних електронів, спостерігається лише змішана лінія.

ОПИС УСТАНОВКИ ТА МЕТОДИКА ПРОВЕДЕННЯ ЕКСПЕРИМЕНТУ

БІБЛІОГРАФІЧНИЙ СПИСОК

МЕТА РОБОТИ

ЕФЕКТ КОМПТОНУ

Л А Б О Р А Т О Р Н А Я Р А Б О Т А № 7 В

КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ

1. У чому суть явища фотоефекту? Ейнштейн рівняння для фотоефекту.

2. Сформулюйте закони Столетова для зовнішнього фотоефекту.

3. Дайте визначення червоної межі фотоефекту та роботи виходу.

4. Виведіть робочу формулу для визначення постійної Планки.

5. Побудуйте та поясніть вольтамперні характеристики, що спостерігаються при фотоефекті.

1. Вивчити ефект Комптон за допомогою комп'ютерного експерименту.

2. Визначити залежність зміни довжини хвилі падаючого випромінювання від кута розсіювання.

1. Трофімова Т.І. Курс фізики: навч. посібник для вузів/Т.І. Трофімова. -
2-ге вид. - М.: Вищ. шк., 1990. – 478 с.

2. Савельєв І.В. Курс загальної фізики: навч. посібник для студентів втузів. У 3 т. Т.3: Квантова оптика. Атомна фізика. Фізика твердого тіла. Фізика атомного ядра та елементарних частинок / І.В. Савельєв. - М.: Наука, 1982. - 304 с.

3. Детлаф А.А. Курс фізики: навч. посібник для втузів/А.А. Детлаф, Б.М. Яворський. - М: Вищ. шк., 1989. – 608 с.

Наприкінці XVII століття майже одночасно виникли дві теорії про природу світла. Ньютон запропонував теорію закінчення, згідно з якою світло являє собою потік світлових частинок (корпускул), що летять від тіла, що світиться по прямолінійних траєкторіях. Гюйгенс висунув хвильову теорію, в якій світло розглядалося як пружна хвиля, що розповсюджується у світовому ефірі.

Найбільш повно корпускулярні властивості світла проявляються у ефекті Комптону. Американський фізик А. Комптон, досліджуючи 1923 р. розсіювання монохроматичного рентгенівського випромінювання речовинами з легкими атомами (парафін, бор), виявив, що у складі розсіяного випромінювання поруч із випромінюванням початкової довжини хвилі спостерігається також випромінювання довших хвиль. Досліди показали, що різниця Dl=l"-l не залежить від довжини хвилі lпадаючого випромінювання і природи речовини, що розсіює, а визначається тільки величиною кута розсіювання q:

D l = l" - l = 2l C sin 2 ( q/2), (1)

де l" - довжина хвилі розсіяного випромінювання, l C - комптонівська довжина хвилі,(при розсіянні фотона на електроні l C = 2426 пм).

Ефектом Комптонуназивається пружне розсіювання короткохвильового електромагнітного випромінювання (рентгенівського та g-випромінювань) на вільних (або слабозв'язаних) електронах речовини, що супроводжується збільшенням довжини хвилі.

Пояснення ефекту Комптон дано на основі квантових уявлень про природу електромагнітних хвиль. Якщо вважати, як це робить квантова теорія, що випромінювання є потік фотонів, то ефект Комптона - результат пружного зіткнення рентгенівських фотонів з вільними електронами речовини (для легких атомів електрони слабо пов'язані з ядрами атомів, тому в першому наближенні можна вважати вільними). У процесі цього зіткнення фотон передає електрону частину своїх енергії та імпульсу відповідно до законів їх збереження.

Малюнок 1

Розглянемо пружне зіткнення двох частинок (рисунок 1) - фотона, що налітає, що володіє імпульсом p g =hn/c і енергією e g =hn, з вільним електроном, що покоїться (енергія спокою W 0 = m 0 c 2 ; m 0 -маса спокою електрона). Фотон, зіткнувшись з електроном, передає йому частину своєї енергії та імпульсу та змінює напрямок руху (розсіюється). Зменшення енергії фотона означає збільшення довжини хвилі розсіяного випромінювання. Нехай імпульс та енергія розсіяного фотона рівні p"g = hn"/cта e "g = hn". Електрон, який раніше покоївся, набуває імпульсу p e = mv,енергію W=mc 2і починає рухатися - відчуває віддачу. При кожному такому зіткненні виконуються закони збереження енергії та імпульсу.

Відповідно до закону збереження енергії,

, (2)

Відповідно до закону збереження імпульсу,

k = m v + k ,(3)

Розділивши перше рівняння на з, можна привести його до вигляду:

mc = m 0 c + (k - k') . (4)

Зведення цього рівняння квадрат дає:

(mc) 2 =(m 0 c) 2 + (k) 2 +( k’) 2 - 2( k)( k’)+2m 0 c (k - k’).(5)

З малюнка 1 випливає, що

Віднімаючи рівняння (6) з рівняння (5), отримаємо:

m 2 (c 2 –v 2) = m 0 2 c 2 - 2 2 kk'(1-cos )+2m 0 c (k - k'). (7)

Можна переконатися, що m 2 (c 2 –v 2) = m 0 2 c 2 і тоді все приходить до рівності:

m 0 c(k - k') = kk'(1-cos ). (8)

Помноживши рівність на 2 та розділивши на m 0 ckk’і, врахувавши, що2 / k = l, отримаємо формулу:

. (9)

Вираз (9) не що інше, як отримана експериментально Комптоном формула (1). Підстановка у ній значень h, m 0 та здає комптонівську довжину хвилі електрона l C =h/(m 0 c)=2,426 пм.

Наявність у складі розсіяного випромінювання «несмещенной» лінії (випромінювання початкової довжини хвилі) можна пояснити так. При розгляді механізму розсіювання передбачалося, що фотон зменшується лише з вільним електроном. Однак якщо електрон сильно пов'язаний з атомом, як це має місце для внутрішніх електронів (особливо у важких атомах), фотон обмінюється енергією та імпульсом з атомом в цілому. Оскільки маса атома проти масою електрона дуже велика, то атому передається лише нікчемна частина енергії фотона. Тому в даному випадку довжина хвилі l " розсіяного випромінювання практично не відрізнятиметься від довжини хвилі l падаючого випромінювання.

Ефект Комптона спостерігається не тільки на електронах, а й на інших заряджених частках, наприклад протонах, проте через велику масу протона його віддача «проглядається» лише при розсіянні фотонів дуже високих енергій.

КОМПТОНА ЕФЕКТ (комптонівське розсіювання), розсіювання жорсткого (короткохвильового) електромагнітного випромінювання на вільних заряджених частинках, що супроводжується зміною довжини хвилі розсіяного випромінювання. Відкритий А. Комптоном в 1922 при розсіюванні жорстких рентгенівських променів у графіті, атомні електрони якого, що розсіюють випромінювання, можуть з хорошою точністю розглядатися як вільні (оскільки частота рентгенівських променів набагато перевищує характерні частоти руху електронів у легких атомах). Відповідно до вимірювань Комптона, початкова довжина хвилі рентгенівського випромінювання λ 0 при розсіянні його на кут θ збільшувалася і виявлялася рівною

де С - постійна для всіх речовин величина, названа комптонівської довжиною хвилі електрона. (Найчастіше використовується величина λ С = λ/2π = 3,86159268·10 -11 см) Комптон ефект різко суперечить класичній хвильовій теорії світла, згідно з якою довжина хвилі електромагнітного випромінювання не повинна змінюватися при його розсіюванні на вільних електронах. Тому відкриття Комптону ефекту стало одним з найважливіших фактів, що вказали на подвійну природу світла (дивись Корпускулярно-хвильовий дуалізм). Пояснення ефекту, дане Комптоном і, незалежно від нього, П. Дебаєм, полягає в тому, що γ-квант з енергією Е = ћω та імпульсом р = ћk, стикаючись з електроном, передає йому залежно від кута розсіювання частину своєї енергії. (Тут ћ - постійна Планка, ω - циклічна частота електромагнітної хвилі, до - її хвильовий вектор |к|= ω/с, пов'язаний із довжиною хвилі співвідношенням λ = 2π|k|.) Відповідно до законів збереження енергії та імпульсу, енергія γ- кванта, розсіяного на електроні, що лежить, дорівнює

що повністю відповідає довжині хвилі розсіяного випромінювання? При цьому комптонівська довжина хвилі електрона виражається через фундаментальні постійні: масу електрона m е, швидкість світла с і постійну Планка ћ: λ С = ћ/m e c. Першим якісним підтвердженням такої інтерпретації Комптона ефекту було спостереження в 1923 Ч. Т. Р. Вільсоном електронів віддачі при опроміненні повітря рентгенівськими променями в винайденій ним камері (камері Вільсона). Детальні кількісні дослідження Комптону ефекту були проведені Д. В. Скобельциним, який використовував як джерело γ-квантів високих енергій радіоактивний препарат RaC (214 Bi), а як детектор - камеру Вільсона, поміщену в магнітне поле. Дані Скобельцина були використані для перевірки квантової електродинаміки. В результаті цієї перевірки шведський фізик О. Клейн, японський фізик Й. Нішина та І. Є. Тамм встановили, що ефективний переріз Комптону ефекту зменшується зі зростанням енергії γ-квантів (тобто зі зменшенням довжини хвилі електромагнітного випромінювання), а при довжинах хвиль, значно перевищують комптонівську, прагне межі σ Т = (8π/3)r e 2 = 0,6652459· 10 -24 см 2 , зазначеному Дж. Дж. Томсоном на основі хвильової теорії (r e = е 2 /m е с 2 – класичний радіус електрона).

Комптон ефект спостерігається при розсіянні γ-квантів не тільки на електронах, але і на інших частках з більшою масою, проте ефективний переріз при цьому на кілька порядків менше.

У разі коли γ-квант розсіюється не на лежачому, а на електроні, що рухається (особливо на релятивістському), можлива передача енергії від електрона γ-кванту. Це називають зворотним ефектом Комптона.

Комптон ефект, поряд з фотоефектом і народженням електрон-позитронних пар, є основним механізмом поглинання жорсткого електромагнітного випромінювання в речовині. Відносна роль Комптону ефекту залежить від атомного номера елемента та енергії γ-квантів. У свинці, наприклад, Комптон ефект дає основний внесок у втрату фотонів в області енергій 0,5-5 МеВ, в алюмінії - в діапазоні 0,05-15 МеВ (рис.). У цій галузі енергій комптонівське розсіювання використовується для детектування γ-квантів та вимірювання їхньої енергії.

Важливу роль Комптон ефект відіграє в астрофізиці та космології. Наприклад, він визначає процес перенесення енергії фотонами з центральних областей зірок (де відбуваються термоядерні реакції) до їх поверхні, тобто зрештою, світність зірок і темп їх еволюції. Світловий тиск, що викликається розсіюванням, визначає критичну світність зірок, починаючи з якої оболонка зірки починає розширюватися.

У ранньому Всесвіті, що розширюється, комптонівське розсіювання підтримувало рівноважну температуру між речовиною і випромінюванням в гарячій плазмі з протонів і електронів аж до утворення з цих частинок атомів водню. Завдяки цьому кутова анізотропія реліктового випромінювання дає інформацію про первинні флуктуації речовини, що призводять до утворення великомасштабної структури Всесвіту. Зворотним Комптоном ефектом пояснюють існування рентгенівської компоненти фонового галактичного випромінювання та γ-випромінювання деяких космічних джерел. При проходженні реліктового випромінювання через хмари гарячого газу в далеких галактиках завдяки зворотному ефекту Комптона виникають спотворення в спектрі реліктового випромінювання, що дають важливу інформацію про Всесвіт (дивись Сюняєва - Зельдовича ефект).

Зворотний Комптон ефект дозволяє отримувати квазимонохроматичні пучки γ-квантів високої енергії шляхом розсіювання лазерного випромінювання на зустрічному пучку прискорених ультрарелятивістських електронів. У деяких випадках зворотний Комптон ефект перешкоджає здійсненню термоядерних реакцій синтезу в земних умовах.

Альфа-, бета-і гамма-спектроскопія. М., 1969. Вип. 1-4; Шпольська Е. В. Атомна фізика. М., 1986. Т. 1-2.