Introduction à la mécanique quantique

L'interprétation de l'effet Compton conduit à décrire le photon comme une véritable particule caractérisée par une énergie et une quantité de mouvement. Cette dernière est reliée à la longueur d'onde du rayonnement par :

L'effet Compton résulte alors de la collision entre la particule photon et l'électron ; il met en jeu les lois des collisions en mécanique relativiste.

Ce modèle de collision permet de retrouver la loi expérimentale :

qui s'exprime en fonction de la masse de l'électron \(\textrm m_\textrm e\), et de la constante de Planck \(\textrm h\). Ce modèle d'interprétation montre que la variation \(\Delta\lambda\) de longueur d'onde, dépend uniquement de l'angle \(\theta\) de déviation - " diffusion " - du rayonnement et non de sa fréquence initiale. C'est précisément ce que l'on observe.

Cette loi exprime le fait qu'au sein de la cible, le photon a effectué une collision avec un électron et lui a cédé une partie de son énergie, d'où un affaiblissement de la fréquence du photon et donc une augmentation corrélative de longueur d'onde.

La variation \(\Delta\lambda\) de longueur d'onde caractérise la lumière seule. Elle résulte directement de l'image corpusculaire simple de la collision d'un photon avec un électron, puisqu'elle dépend seulement d'une propriété mesurable caractéristique des collisions ; on ne peut pas l'expliquer au moyen d'ondes de rayonnement.

L'effet Compton révèle clairement et directement que la lumière peut être décrite par un ensemble de corpuscules de masse nulle.