Définition :
Lors d'une collision élastique d'un photon avec un matériau cible, on observe un rayonnement diffusé de fréquence différente de celle du rayonnement incident. Il s'agit de l'effet Compton (1923).
Fondamental :
Expérimentalement, A. H. Compton avait irradié du graphite avec des rayons
, et observé que :
et
sont les longueurs d'onde respectivement du photon incident (dirigé selon
) et du photon diffusé ;
est l'angle que forme
avec
. L'interprétation de cette expérience valut le prix Nobel de physique à Compton en 1927. Il a considéré qu'il y avait collision du photon incident (projectile) avec un électron (cible au repos) du graphite :
La somme des masses étant conservée, la collision est élastique. Les lois de conservation de l'énergie et de la quantité de mouvement s'écrivent :
avec l'énergie du photon qui vaut
. Par ailleurs, la relation entre énergie et impulsion de l'électron s'écrit :
En insérant les expressions
de
et de données par les deux premières équations dans cette dernière, on obtient finalement :
On introduit la longueur d'onde de Compton :
La loi expérimentale se vérifie bien.
