اثر کومپٹن

طبیعیات (physics) میں اثر کومپٹن Compton effect سے مراد کسی ایکس شعاع یا گاما شعاع کا کسی الیکٹرون سے ٹکرا کر کچھ توانائ کھو دینا ہے۔یعنی اس ٹکر کے نتیجے میں ایکس ریز یا گاما ریز کا تعدد (frequency) کم ہو جاتا ہے۔ اسے یوں بھی کہہ سکتے ہیں کہ اس ٹکر کے نتیجے میں ایکس ریز یا گاما ریز کا طول موج (wave length) بڑھ جاتا ہے کیونکہ تعدد اور طول موج ایک دوسرے کے بالعکس متناسب ہوتے ہیں۔ ایکس ریز یا گاما ریز کے فوٹون کی توانائ میں کمی کے باعث یہ ٹکر ایک inelastic scattering ہوتی ہے۔
اگر روشنی اور دیگر برقناطیسی امواج کو صرف ایک موج ( لہر) مان لیا جائے تو اس امر کی سایئنسی وضاحت ممکن نہیں ہے۔ 1923 میں آرتھر ہولی کومپٹن Arthur Holly Compton نے پلانک کے مفروضے Plank’s quantum theory کے تحت روشنی کو لہر کی بجائے ذرات photons سمجھتے ہوئے اس امر کی کامیاب سایئنسی وضاحت کی اور1927 میں طبیعیات physics کا نوبل انعام حاصل کیا۔

ایک فوٹون جس کا طول موج $\lambda \,$ ہے بائیں طرف سے آ کر ایک ساکت الیکٹران سے ٹکراتا ہے اور دوسری طول موج $\lambda ' \,$ کے ساتھ زاویہ $\theta \,$ پر مڑ جاتا ہے.

• جب نظر آنے والی روشنی کے فوٹون جیسا ایک کم توانائ کا فوٹون کسی مادے سے ٹکراتا ہے تو اثر ضیائ برقphotoelectric effect کا عمل نمایاں ہوتا ہے۔ اس عمل میں فوٹون مکمل طور پر غائب ہو جاتا ہے۔
• جب اس سے زیادہ توانائ کا فوٹون کسی مادے سے ٹکراتا ہے تو اثر کومپٹن عمل میں آتا ہے جس میں تصادم کے بعد فوٹون کی سمت بدل جاتی ہے اور اسکی توانائ کم ہونے کی وجہ سے اسکی فریکوئنسی کم ہو جاتی ہے یعنی اسکا طول موج بڑھ جاتا ہے۔ تصادم کے نتیجے میں الیکٹران بھی اپنی جگہ سے ہل جاتا ہے اور ایک سمت میں حرکت شروع کر دیتا ہے یعنی اب اس میں حرکی توانائ آ جاتی ہے۔الیکٹرون کی یہ حاصل کردہ توانائ فوٹون کی کم شدہ توانائ کے برابر ہوتی ہے۔ تصادم کے بعد فوٹون کا زاویہ $\theta \,$ جتنا زیادہ بڑا ہو گا اتنی ہی زیادہ اسکی فریکوئنسی میں کمی ہو گی۔ تصادم سے پہلے اور بعد فوٹون اور الیکٹرون کی کل توانائ چارج اور مومنٹم برقرار رہتا ہے یعنی یہ تصادم لچکدار ہوتا ہے۔
• جب بہت زیادہ توانائ کا فوٹون کسی مادے سے ٹکراتا ہے تو جوڑے کی پیدائش pair production کا عمل وجود میں آتا ہے جس میں فوٹون فنا ہو جاتا ہے اور ایک الیکٹرون اور پوزیٹرون کا جوڑا وجود میں آ تا ہے۔ اتنی زیادہ توانائ یعنی 1.023MeV صرف گاما ریز کے فوٹون میں ہی ہوتی ہے۔

جب ایلومینیم پر مختلف توانائ کی گاما ریز (gamma rays) ڈالی جاتی ہیں تو کم توانائ کی شعاعوں سے ضیا برقی اثر نمایاں ہوتا ہے اور بہت زیادہ توانائ کی شعاوں سے جوڑے کی پیدائش کا عمل۔ درمیانی توانائ کی شعاعوں سے اثر کامپٹن زیادہ نمایاں ہوتا ہے۔

اثر کومپٹن Compton effect اور اثر ضیائ برق Photoelectric effect نے طبیعیات دانوں کو یہ ثبوت فراہم کیا کہ روشنی کی نوعیت ذراتی quantum ہوتی ہے۔

مزید دیکھیئے

• برقناطیسی اشعاع Electromagnetic waves
• جوڑے کی پیدائش Pair production
• اثر ضیائ برق Photoelectric effect