;

Комптон Артур

Ко́мптон (Compton) Артур (Холли) (10 сентября 1892, Вустер, штат Огайо, США —15 марта 1962, Беркли, Калифония), американский физик, член Национальной академии наук, лауреат Нобелевской премии, член многих академий мира.
Редактировать

Черты дискретного в непрерывном

Будущий замечательный американский физик-экспериментатор родился немногим раньше, чем в физику вошло слово «квант»: для объяснения законов теплового излучения, как показал Макс Планк, пришлось допустить, что электромагнитные лучи уносят энергию порциями — квантами. Комптон окончил Вустерский колледж в год рождения квантовой модели атома Бора — Резерфорда и поступил в Принстонский университет в следующем году, когда опыты Джеймса Франка и Густава Людвига Герца доказали, что атомы и поглощают энергию только определенными порциями, как то и утверждал Бор. А еще раньше, в 1905 А. Эйнштейн убедительно показал, что для объяснения законов фотоэффекта приходится признать, что и поглощение излучения происходит все теми же квантами. Идея дискретности была органически чужда классическому представлению об электромагнитном излучении. И поэтому у сторонников классической физики оставалась всего лишь одна надежда: пусть и испускание, и поглощение происходит порциями, но, может быть, хотя бы распространение излучения происходит по волновым законам! Опыты, которые задумал тридцатилетний Артур Комптон и должны были проверить это.
Картина рассеяния электромагнитного излучения на электронах в классической теории выглядит так: электромагнитная волна налетает на несущую электрический заряд материальную точку — электрон; электрическое поле волны заставляет заряженную частицу колебаться, причем частота этих вынужденных колебаний равна частоте волны; колеблющийся электрон сам становится излучателем — от него расходятся «вторичные» электромагнитные волны, и при этом их частота равна частоте колебаний электрона. Таким образом, из классической теории однозначно следует, что частота электромагнитных волн при их рассеянии на свободных электронах не меняется. Именно это и вознамерился проверить Комптон. Брать в качестве мишени покоящиеся свободные электроны было технически трудно, да и излишне. Вполне подходили и обычные электроны в атомах, но только излучение требовалось такое, чтобы энергия каждого кванта была значительно больше энергии связи электрона в атоме: тогда этой связью можно было попросту пренебречь. Вполне подходили рентгеновские лучи. Их рассеяние на атомах вещества и исследовал Комптон.
Результаты оказались иными, чем предсказывала классическая теория: частота рассеянных лучей была меньше, чем у падающих, причем эта разница оказывалась тем значительнее, чем на больший угол происходило рассеяние. Этот результат, не вписывающийся в классическую картину рассеяния, находил немедленное простое объяснение, стоило принять, что излучение состоит из порций, каждая из которых несет не только энергию, но и импульс. При рассеянии каждого кванта электрон может «отобрать» у кванта излучения часть его импульса, («отдача») а, значит, и энергии; поскольку же, согласно теории квантов, энергия пропорциональна частоте, то это и объясняет наблюдавшееся Комптоном ее уменьшение. За этот эксперимент (для которого потребовалось разработать и новый метод определения длины волны рентгеновского излучения) и за его теоретическое объяснение Артур Комптон был удостоен в 1922 Нобелевской премии. Комптон выполнил также и другие важные исследования: наблюдал полное внутреннее отражение рентгеновских лучей, в 1921 пришел к догадке о спине, был одним из тех, кто обнаружил широтный эффект космических лучей и наличие в них заряженных частиц.
Артур Комптон в 1920-23 гг. был профессором университета Дж. Вашингтона в Сент-Луисе, потом 22 года проработал в университете в Чикаго, а затем вернулся (в качестве ректора университета) в Сент-Луис. В годы Второй мировой войны возглавлял Металлургическую лабораторию. В 1941 возглавил комитет НАСА по изучению военных аспектов ядерной физики.
Являлся членом многих академий и удостоен ряда престижных наград.
Редактировать

Дополнительная литература

  • Ю. А. Храмов. Физики: Биографический справочник. М.: Наука, 1983.
  • В. И. Григорьев. Вехи физики 20 века. М.: Изд-во МГУ, 1997.
Статья находится в рубриках
Яндекс.Метрика