Quando o fóton incidente interage com o núcleo atômico do átomo do material atenuador cedendo toda a sua energia e originando um par de partículas?

Foi no ano de 1922 que Arthur Holly Compton, após realizar alguns estudos sobre a interação radiação-matéria, percebeu que quando um feixe de raios X incidia sobre um alvo de carbono, sofria um espalhamento. Inicialmente, Compton não percebeu nada de errado, pois suas medidas indicavam que o feixe espalhado tinha frequência diferente do feixe incidente logo após atravessar o alvo.

De acordo com a teoria ondulatória, tal conceito era dado como certo, pois a frequência de uma onda não é alterada por nenhum fenômeno que ocorre com ela, sendo característica da fonte que a produz. Mas o que se constatou, através da experimentação, foi que a frequência dos raios X espalhados era sempre menor do que a frequência dos raios X incidentes, dependendo do ângulo de desvio. A figura abaixo nos mostra o esquema da ocorrência desse fenômeno, conhecido como Efeito Compton.

Para explicar o sucedido, Compton inspirou-se na abordagem de Einstein, ou seja, ele interpretou os raios X como sendo feixes de partículas e a interação como sendo uma colisão de partículas. A energia do fóton incidente, de acordo com Einstein e Planck, seria h.f; e o fóton espalhado teria elétron, em respeito à lei da conservação da energia.

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A abordagem funcionou perfeitamente, mas Compton foi ainda mais longe. Ele investigou também a interação do ponto de vista da lei da conservação do momento linear. Experimentalmente, verificou que essa lei valia para diversos ângulos de espalhamento, desde que o momento linear do fóton fosse definido como

Onde:

• c – é a velocidade da luz no vácuo
• h – é a constante de Planck
• λ – é o comprimento de onda da radiação

O inventor da Câmara de Nuvens (Charles Wilson) obteve experimentalmente as trajetórias dos fótons e dos elétrons espalhados, em colaboração com Compton. Duas características são notáveis na expressão acima: uma é a própria redefinição do momento linear, que não pode ser escrito como m.v, porque o fóton não tem massa; e a outra característica que pode ser observada é o estabelecimento de uma clara associação entre uma grandeza típica de corpúsculos, isto é, a matéria, e uma grandeza caracteristicamente ondulatória.

Compton ainda desenvolveu um método que provava que o fóton e o elétron eram espalhados simultaneamente, o que impedia explicações envolvendo absorção e posterior emissão de radiação.

Por Domiciano Marques
Graduado em Física

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11. (ENADE, 2011) Em um experimento de eletromagnetismo, os terminais de um solenoide são conectados aos de uma lâmpada formando um circuito fechado, colocado próximo a um
Podemos movimentar tanto o ímã quanto o solenoide e, como resultado dessa ação, observa-se variação da luminosidade da lâmpada.
Simulador Laboratório de Eletromagnetismo de Faraday. Disponível em: <http://phet.colorado.edu/pt_BR/get-phet/one-at-a-time>. Acesso em: 23 ago. 2011.
Com base nessa situação, avalie as seguintes afirmações.
I- A luminosidade da lâmpada será tanto maior quanto maior for a velocidade do ímã, correspondendo a uma maior variação do fluxo magnético através do circuito.
II- A corrente induzida devido ao movimento do ímã em relação ao solenoide pode ser explicada pela força de Lorentz sobre os elétrons livres da espira.
III- O ato de empurrar o ímã na direção do solenoide produz uma corrente induzida no solenoide cujo campo magnético atrai o ímã. 
É correto o que se afirma em:
 a) I e II, apenas.
 b) III, apenas.
 c) I, apenas.
 d) II e III, apenas.
12. (ENADE, 2011) Quando a radiação eletromagnética interage com a matéria, pode ocorrer a transferência da energia do fóton, ou de parte dela, para as partículas que compõem o m
Alguns dos principais tipos de interação da radiação eletromagnética com a matéria são: efeito fotoelétrico; espalhamento Compton e produção de pares, que se diferenciam entre s
características do meio material; energia do fóton incidente; energia transferida e situação do fóton após a interação (absorção total ou espalhamento com perda de energia do fóton
mecanismos de interação da radiação eletromagnética com a matéria, o efeito fotoelétrico ocorre:
 a) Quando o fóton de raios X ou gama é desviado por um elétron das camadas mais externas, transferindo a esse elétron parte de sua energia.
 b) Quando o fóton incidente é totalmente absorvido por um elétron livre de um metal e este é ejetado do material.
 c) Mais predominantemente quando a energia do fóton incidente é muito maior que a energia transferida às partículas produzidas na interação.
 d) Quando o fóton incidente interage com o núcleo atômico do átomo do material atenuador, cedendo toda a sua energia e originando um par de partículas.
Prova finalizada com 11 acertos e 1 questões erradas.
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Quando o fóton incidente e espalhado por um elétron das camadas mais internas e este elétron é ejetado do átomo?

O que acontece quando a radiação eletromagnética interage com a matéria?