Ефект комптону та її елементарна теорія. Ефект Комптону: наріжний камінь квантової механіки Зміна довжини хвилі при ефекті комптону

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 перевершує характерні частоти руху електронів у легких атомах). Відповідно до вимірювань Комптона, первісна довжина хвилі рентгенівського випромінювання λ 0 при розсіянні його на кут θ збільшувалася і була 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 Комптон ефекту стало одним з найважливіших фактів, що вказали на двоїсту 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 Комптона 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 Комптона 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)re 2 = 0,6652459· 10 -24 см 2 , зазначеному Дж. Дж. Томсоном на основі хвильової теорії (re = 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, однак ефективний переріз при цьому на кілька порядків менше.

У випадку 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 Комптон 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 (мал.). 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 їхньої поверхні, тобто, зрештою, світність зірок і темп їхньої еволюції. Світлове тиск, викликане розсіюванням, визначає критичну світність зірок, 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; Шпольський Е. В. Атомна фізика. М., 1986. Т. 1-2.

Ефект Комптону
Compton effect

ЕфектКомптону –розсіювання електромагнітного випромінювання на вільному електроні, що супроводжується зменшенням частоти випромінювання (відкритий А. Комптоном 1923 р.). У цьому процесі електромагнітне випромінювання веде себе як потік окремих частинок – корпускул (якими в даному випадку є кванти електромагнітного поля – фотони), що доводить двоїсту – корпускулярно-хвильову – природу електромагнітного випромінювання. З погляду класичної електродинаміки розсіювання випромінювання із зміною частоти неможливе.
Комптонівське розсіювання – це розсіювання на вільному електроні окремого фотона з енергією Е = hν = hc/λ (h – постійна Планка, ν – частота електромагнітної хвилі, λ – її довжина, с – швидкість світла) та імпульсом р = Е/с. Розсіюючись на електроні, що спочиває, фотон передає йому частину своєї енергії та імпульсу і змінює напрямок свого руху. Електрон внаслідок розсіювання починає рухатися. Фотон після розсіювання матиме енергію Е " = hν " (і частоту) меншу, ніж його енергія (і частота) до розсіювання. Відповідно після розсіювання довжина хвилі фотона λ " збільшиться. Із законів збереження енергії та імпульсу випливає, що довжина хвилі фотона після розсіювання збільшиться на величину

де θ – кут розсіювання фотону, а m e – маса електрона h/m e c = 0.024 Å називається комптонівською довжиною хвилі електрона.
Зміна довжини хвилі при комптонівському розсіюванні не залежить від λ і визначається лише кутом розсіювання γ-кванта. Кінетична енергія електрона визначається співвідношенням

Ефективний переріз розсіювання γ-кванта на електроні не залежить від характеристик речовини поглинача. Ефективний переріз цього ж процесу, розраховане на один атомпропорційно атомному номеру (або числу електронів в атомі) Z.
Перетин комптонівського розсіювання зменшується зі зростанням енергії γ-кванта: σ k ~ 1/E γ .

Зворотний комптон ефект

Якщо електрон, на якому розсіюється фотон, є ультрарелятивістським Ee >> E γ , то при такому зіткненні електрон втрачає енергію, а фотон набуває енергії. Такий процес розсіювання використовується для отримання моноенергетичних пучків γ-квантів високої енергії. З цією метою потік фотонів від лазера розсіюють великі кути на пучку прискорених електронів високої енергії, виведених з прискорювача. Таке джерело γ-квантів високої енергії та щільності називається L aser- E lectron- G amma- S ource (LEGS). У джерелі LEGS, що працює в даний час, лазерне випромінювання з довжиною хвилі 351.1 мкм (~0.6 еВ) в результаті розсіювання на електронах, прискорених до енергій 3 ГеВ, перетворюється на потік γ-квантів з енергіями 400 МеВ).
Енергія розсіяного фотона E γ залежить від швидкості v прискореного пучка електронів, енергії E γ0 та кута зіткнення θ фотонів лазерного випромінювання з пучком електронів, кута між φ напрямками руху первинного та розсіяного фотона

При «лобовому» зіткненні

E 0 – повна енергія електрона до взаємодії, mc 2 – енергія спокою електрона.
Якщо напрямок швидкостей початкових фотонів ізотропний, то середня енергія розсіяних фотонів γ визначається співвідношенням

γ = (4E γ /3)·(E e /mc 2).

При розсіянні релятивістських електронів на мікрохвильовому реліктовому випромінюванні утворюється рентгенівське ізотропне космічне випромінювання з енергією
E γ = 50-100 кеВ.
Експеримент підтвердив передбачувану зміну довжини хвилі фотона, що свідчило на користь корпускулярного ставлення до механізму ефекту Комптона. Ефект Комптона поряд з фотоефектом став переконливим доказом правильності вихідних положень квантової теорії про корпускулярно-хвильову природу частинок мікросвіту.

По дрібніше про зворотний комптон-ефектесм.

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 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 комптону 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. 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: Вища. 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.

Найповніше корпускулярні властивості світла проявляються у ефекті Комптона. 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 та природи розсіюючої речовини, 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 рахувати, 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 (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, що раніше лежав, 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 і поділивши на m 0 ckk’і, врахувавши, що2 / k = l, отримаємо формулу:

. (9)

Вираз (9) є нічим іншим, 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 знімається 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 і імпульсом з атомом в цілому. Оскільки маса атома проти масою електрона дуже велика, то атому передається лише мізерна частина енергії фотона. Тому в цьому 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 частинках, наприклад протонах, проте через велику масу протона його віддача «проглядається» лише при розсіянні фотонів дуже високих енергій.

Наявність світла корпускулярних властивостей також підтверджується комптонівським розсіюванням фотонів. Ефект названий на честь американського фізика Артура Холлі Комптона, що відкрив у 1923 р. це явище. Він вивчав розсіювання рентгенівських променів на різних речовинах.

Ефект Комптону- Зміна частоти (або довжини хвилі) фотонів при їх розсіюванні. Може спостерігатися при розсіюванні на вільних електронах фотонів рентгенівського діапазону або ядрах при розсіюванні гамма-випромінювання.

Рис. 2.5. Схема установки дослідження ефекту Комптона.

Тр- Рентгенівська трубка

Експеримент Комптону полягав у наступному: він використав так звану лінію До αу характеристичному рентгенівському спектрі молібдену з довжиною хвилі λ 0 = 0.071нм. Таке випромінювання можна отримати за бомбардування електронами молібденового анода (рис. 2.5), відрізавши випромінювання інших довжин хвиль за допомогою системи діафрагм і фільтрів ( S). Проходження монохроматичного рентгенівського випромінювання через графітову мету ( М) призводить до розсіювання фотонів на деякі кути. φ , тобто до зміни напряму розповсюдження фотонів Вимірюючи за допомогою детектора ( Д) енергію розсіяних під різними кутами фотонів, можна визначити їхню довжину хвилі.

Виявилося, що в спектрі розсіяного випромінювання поряд з випромінюванням, що збігається з падаючим, є випромінювання з меншою енергією фотонів. При цьому різниця між довжинами хвиль падаючого та розсіяного випромінювань ∆ λ = λ – λ 0 тим більше, що більше кут, що визначає новий напрямок руху фотона. Тобто на великі кути розсіювалися фотони з більшою довжиною хвилі.

Цей ефект може бути обгрунтований класичної теорією: довжина хвилі світла при розсіянні змінюватися має, т.к. під дією періодичного поля світлової хвилі електрон коливається з частотою поля і тому має випромінювати під будь-яким кутом вторинні хвилі тієї ж частоти.

Пояснення ефекту Комптон дала квантова теорія світла, в рамках якої процес розсіювання світла розглядається як пружне зіткнення фотонів з електронами речовини. У процесі цього зіткнення фотон передає електрону частину своїх енергії та імпульсу відповідно до законів їх збереження точно як при пружному зіткненні двох тіл.

Рис. 2.6. Комптонівське розсіювання фотона

Оскільки після взаємодії релятивістської частки фотона з електроном останній може отримати ультрависоку швидкість, закон збереження енергії необхідно писати у формі релятивіста:

(2.8)

Де hν 0і hν– енергії відповідно падаючого та розсіяного фотонів, mc 2– релятивістська енергія спокою електрона – енергія електрона до зіткнення, E e- Енергія електрона після зіткнення з фотоном. Закон збереження імпульсу має вигляд:

(2.9)

де p 0і p- Імпульси фотона до і після зіткнення, p e- Імпульс електрона після зіткнення з фотоном (до зіткнення імпульс електрона дорівнює нулю).

Зведемо в квадрат вираз (2.30) і помножимо на з 2:

Скористаємося формулами (2.5) та висловимо імпульси фотонів через їх частоти: (2.11)

З огляду на те, що енергія релятивістського електрона визначається формулою:

(2.12)

та використовуючи закон збереження енергії (2.8), отримаємо:

Зведемо у квадрат вираз (2.13):

Порівняємо формули (2.11) та (2.14) і проведемо найпростіші перетворення:

(2.16)

Частота та довжина хвилі пов'язані співвідношенням ν =с/ λ тому формулу (2.16) можна переписати у вигляді: (2.17)

Різниця довжин хвиль λ – λ 0 є дуже малою величиною, тому комптонівська зміна довжини хвилі випромінювання помітна лише за малих абсолютних значеннях довжини хвилі, тобто ефект спостерігається лише рентгенівського чи гамма-випромінювання.

Довжина хвилі розсіяного фотона, як показує експеримент, не залежить від хімічного складу речовини, вона визначається лише кутом θ на який розсіюється фотон. Це легко пояснити, враховуючи, що розсіювання фотонів відбувається не на ядрах, а на електронах, які в будь-якій речовині ідентичні.

Величина h/mcу формулі (2.17) називається комптонівською довжиною хвилі і для електрона дорівнює λ c= 2.43 · 10 -12 м.

Найповніше корпускулярні властивості світла проявляються у ефекті Комптона. Комптон, досліджуючи розсіювання монохроматичного ренттенівського випромінювання речовинами з легкими атомами (парафін, бор), виявив, що у складі розсіяного випромінювання поряд з випромінюванням початкової довжини хвилі спостерігається також довгохвильове випромінювання.

Досліди показали, що різниця Δ λ=λ΄-λ не залежить від довжини хвилі λ падаючого випромінювання та природи розсіюючої речовини, а визначається лише кутом розсіювання θ :

Δ λ=λ΄-λ = 2λ с sin 2 , (32.9)

де λ΄ - Довжина хвилі розсіяного випромінювання, λ с- Комптонівська довжина хвилі
(при розсіянні фотона на електроні λ с=2,426 пм).

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

Цей ефект не укладається в рамки хвильової теорії, згідно з якою довжина хвилі при розсіюванні змінюватися не повинна: ​​під дією періодичного поля світлової хвилі електрон коливається з частотою поля і тому випромінює розсіяні хвилі тієї ж частоти.

Пояснення ефекту Комптон дано на основі квантових уявлень про природу світла. Ефект Комптон - результат пружного зіткнення рентгенівських фотонів з вільними електронами речовини (для легких атомів електрони слабо пов'язані з ядрами атомів, тому їх можна вважати вільними). У процесі цього зіткнення фотон передає електрону частину своїх енергії та імпульсу відповідно до законів їх збереження.

Розглянемо пружне зіткнення двох частинок (рис.32.3) - фотона, що налітає, що володіє імпульсом р ф = hν/ста енергією Е ф = hν, з вільним електроном (енергія спокою W 0 = m 0 з 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. При кожному зіткненні виконуються закони збереження енергії та імпульсу.

Згідно із законом збереження енергія

W 0 + Е ф=W+ Е ф ", (32.10)

а згідно із законом збереження імпульсу

р ф = р е + р ф ", (32.11)

Де W 0 = m 0 з 2- Енергія електрона до зіткнення, Е ф = hν- Енергія налітає фотона, W= - Енергія електрона після зіткнення, Е ф " = hν"- Енергія розсіяного фотона. Підставимо у вираз (32.10) значення величин і представивши (32.11) відповідно до рис. 32.3, отримаємо

m 0 з 2 + hν = + hν",(32.12)

2 vv"соs θ . (32.13)

Вирішуючи рівняння (32.12) та (32.13) спільно, отримаємо

m 0 з 2 (ν- ν" )= hvν"(1 – соs θ ). (32.14)

Оскільки v = с/λ, v" = с/λ"та Δ λ=λ΄-λ, отримаємо

Δ λ= sin 2 . (32.15)

Вираз (32.15) є нічим іншим, як отримана експериментально Комптоном формула (32.9).

Наявність у складі розсіяного випромінювання незміщеної лінії (випромінювання початкової довжини хвилі) можна пояснити так. При розгляді механізму розсіювання передбачалося, що фотон знімається 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 і імпульсом з атомом в цілому. Оскільки маса атома проти масою електрона дуже велика, то атому передається лише мізерна частина енергії фотона. Тому в даному випадку довжина хвилі розсіяного випромінювання практично не відрізнятиметься від довжини хвилі падаючого випромінювання.

Ефект Комптона не може спостерігатися у видимій області спектра, оскільки енергія фотона видимого світла можна порівняти з енергією зв'язку електрона з атомом, при цьому навіть зовнішній електрон не можна вважати вільним.

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

Як ефект Комптона, і фотоефект на основі квантових уявлень обумовлені взаємодією фотонів з електронами. У першому випадку фотон розсіюється, у другому – поглинається. Розсіювання відбувається при взаємодії фотона із вільним електроном, а фотоефект - із зв'язаними електронами. При зіткненні фотона з вільним електроном не може статися поглинання фотона, оскільки це суперечить законам збереження імпульсу і енергії. Тому при взаємодії фотонів із вільними електронами може спостерігатися лише їхнє розсіювання, тобто ефект Комптону.