Kalkulator Hamburan Compton

Kalkulator menerapkan rumus hamburan Compton, Δλ = (h/mₑc)(1 − cosθ), yang diperoleh dengan memperlakukan tumbukan foton-elektron sebagai tumbukan partikel elastis yang menghemat energi dan momentum — meskipun foton tidak mempunyai massa diam. Konstanta h/(mₑc) menghasilkan 2,426×10⁻¹² m (2,426 pm), panjang gelombang Compton elektron. Karena konstanta ini tidak bergantung pada panjang gelombang foton yang masuk, pergeseran panjang gelombang Δλ adalah sama untuk setiap foton sinar-X atau sinar gamma yang tersebar pada sudut tertentu — hanya perubahan pecahan dalam panjang gelombang (dan visibilitas efeknya) bergantung pada panjang gelombang awal.

Setelah Δλ diketahui, panjang gelombang yang tersebar akan mengikuti secara langsung: λ′ = λ + Δλ. Mengonversi kedua panjang gelombang menjadi energi foton melalui E = hc/λ menghasilkan energi foton yang hilang dari elektron, yang muncul sebagai energi kinetik mundur elektron.

Sudut hamburan (θ, dalam derajat) adalah satu-satunya masukan yang diperlukan untuk pergeseran panjang gelombang — dapat berkisar dari 0° (foton tidak dibelokkan, tidak ada pergeseran) hingga 180° (foton tersebar lurus ke belakang, pergeseran maksimum). Panjang gelombang awal (dalam nanometer) hanya diperlukan untuk menghitung panjang gelombang tersebar aktual dan perubahan energi; itu tidak berpengaruh pada Δλ itu sendiri. Hamburan Compton paling signifikan untuk foton dengan panjang gelombang pendek dan berenergi tinggi — sinar-X (kira-kira 0,01–10 nm) dan sinar gamma — karena pergeseran tetap sebesar 2,426 pm merupakan sebagian besar dari panjang gelombangnya. Untuk cahaya tampak (ratusan nanometer), pergeseran absolut yang sama dapat diabaikan.

Kalkulator ini mengasumsikan elektron target bebas dan awalnya diam, yang merupakan perkiraan yang sangat baik untuk elektron kulit terluar (yang terikat longgar) yang terkena foton sinar-X atau sinar gamma yang energinya jauh melebihi energi pengikatan elektron. Untuk foton yang berhamburan dari elektron kulit dalam yang terikat erat, atau untuk energi foton yang sangat rendah, energi ikat elektron mengubah hasilnya dan diperlukan perlakuan kuantum penuh. Rumusnya juga tidak memperhitungkan peristiwa hamburan ganda, pelebaran Doppler dari distribusi momentum awal elektron, atau efek relativistik pada elektron di luar kekekalan energi-momentum sederhana. Untuk sudut di luar 0°–180°, kalkulator menandai masukan sebagai di luar jangkauan, karena sudut hamburan hanya ditentukan dalam interval tersebut.