Neste texto falaremos sobre mais um efeito que deixa evidente a caracteristica quantica em sistemas fisicos, ou melhor, que mostra explicitamente a chamada dualidade onda-particula. Comentaremos a respeito do efeito Compton.Antes de introduzirmos o efeito de um ponto de vista historico, vale a pena ressaltarmos dois outros efeitos em que a dualidade onda-particula comeca a ficar evidente. Primeiro, a radiacao de corpo negro (a ser comentada ainda neste blog) mostra que a radiacao emitida por corpos e quantizada, emitida em quantidades discretas e nao continua, como se acreditava. E, em segundo, o efeito fotoeletrico deixa claro que uma explicacao satisfatoria para o experimento e apenas obtida se a energia transferida a materia tambem e quantizada. Em termos historicos, a explicacao do efeito fotoeletrico foi a primeira a sugerir que a energia era quantizada e, naquela epoca, muitos fisicos importantes achavam que tal explicacao era apenas provisoria e que em um futuro nao distante uma explicacao segundo os preceitos tradicionais da fisica seria dada. Dentre tais fisicos, destaca-se o proprio Compton.Em 1923, Arthur Holly Compton, fisico americano, investigou sistematicamente o espalhamento de raio-x monocromatico por varios materiais. O que ele observou foi que em geral a frequencia do raio-x espalhado era menor do que a frequencia do raio-x original. Este resultado nao era explicado pela teoria eletromagnetica classica, que afirma que a frequencia depende apenas das caracteristicas da onda incidente e, portanto, as frequencias da onda incidente e espalhada deveriam ser as mesmas.O experimento realizado por Compton esta ilustrado na figura abaixo.Fonte: Site do IF/UFRGS.O que Comptou mediu no experimento foi o comprimento de onda do raio-x espalhado em funcao do angulo ou, em outras palavras, a frequencia da luz espalhada em funcao do angulo de espalhamento.Para resolver a discrepancia entre os resultados experimentais e a teoria, Compton optou por considerar os raios-x como particulas, fotons, de frequencia e energia bem definidas. Alem disso, no experimento o raio-x incidia sobre um alvo de grafite. Sendo que a energia associada aos fotons e muito maior do que a energia cinetica e de ligacao dos eletrons na superficie do grafite, Compton considerou os eletrons como estando livres e em repouso, uma suposicao muito razoavel dadas as comparacoes das energias.O esquema abaixo ilustra o raio-x incidente, o eletron e o raio-x espalhado.Fonte.Compton considerou os fotons como possuindo uma energia e um momento dados porE = h 0 , e p = h 0/c, onde 0 e a frequencia associada aos fotons incidentes e c e a velocidade da luz no vacuo. Alem disso, ele assumiu que tais fotons colidiam com um eletron de massa de repouso m0 em uma colisao perfeitamente elastica.Entao, levando-se em conta a conservacao de energia e do momento linear, e considerando as correcoes relativisticas para as equacoes, Compton chegou na seguinte equacao,s - 0 = h/(m0 c) (1 - cos ())Esta equacao mostra que a diferenca entre os comprimentos de onda espalhado e incidente depende do angulo de espalhamento. O valor h/(m0 c), onde h e a constante de Planck, e conhecido como comprimento de onda de Compton, ou seja, existe de