زاوية التشتت

زاوية التشتت

التبعثر أو تشتت بالإنگليزية: Scattering في فيزياء الجسيمات، هو تغير في اتجاه حركة الجسيم بسبب تصادمه مع جسيم آخر ويمكن للتصادم بحسب تعريفه الفيزيائي أن يحدث بين جسيمات تتنافر فيما بينها، مثل التنافر بين شاردتين موجبتين (أو سالبتين)، وأن لا يشمل ذلك تماسا فيزيائيا مباشرا بين الجزيئات.

بينت التجارب التي أجريت على الجسيمات دون الذرية أن قوى التنافر الكهربائية بين الجسيمات تخضع لقانون كولوم، الذي ينص على أن القوة تتناسب عكسيا مع مربع المسافة بين الجسيمات . أي أن المسافة إذا قسمت إلى النصف فإن قوى المتبادلة تتضاعف أربع مرات أظهرت النتائج، كما في الشكل الجانبي، أن مسار الجسيم المبعثر، مهما كانت زاوية انحرافه، سيكون وفق قطع زائد حيث كلما اقتربت الجسيمات الساقطة على مركز التشتت ازدادت زاوية الانحراف.

في عام 1923، قام كومبتون بنشر ورقة فسرت التغير في طول موجة أشعة إكس، عازياً هذا التغير بأن الضوء يسلك سلوك الجسيم وهذا ما قد ذكره آينشتاين عندما فسر الظاهرة الكهروضوئية التي حصل منها على جائزة نوبل في الفيزياء. وقد افترض (بناءً على افتراض بلانك)، أن هذه الجسيمات هي عبارة عن حزم تحتوي على كمية معينة من الطاقة يعتمد على تردد الضوء. وقد اشتق كومبتون في هذه الورقة العلاقة الرياضية التي تربط التغير في طول الموجة مع زاوية التشتت لأشعة إكس بافتراض أن كل فوتون تفاعل مع إلكترون واحد فقط. وقد اختتم ورقته بذكر التجارب التي تحقق باستخدامها من علاقته الرياضية التالية:

حيث

 هي طول موجة الشعاع الساقط

 هي طول موجة الشعاع المتشتت

 هو ثابت بلانك

 هي الكتلة السكونية للإلكترون

 هي سرعة الضوء في الفراغ

 هي زاوية التشتت (الانعكاس)

ويعرف المقدار  بطول موجة كومبتون للإلكترون: وهي تساوي 2.43×10⁻¹² م. ويساوي التغير في طول الموجة في أقل حالة صفراً (في حالة  =0°)، وفي أقصى حالة له يبلغ ضعف طول موجة كومبتون للإلكترون (في حالة  = 180°).

وقد وجد كومبتون أن بعض الأشعة لم تتعرض إلى تغير في طول موجتها على الرغم من انعكاسها بزاوية كبيرة؛ وعزى ذلك إلى أن الفوتون فشل في أن يحرر الإلكترون. ومن هنا فإن قيمة التغير لا تعتمد على طول موجة كومبتون للإلكترون، بل تعتمد على طول موجة كومبتون للذرة كاملة، والتي يمكن أن تصل إلى أصغر ب 10000 مرة من طول موجة الإلكترون.