📋 المحتوى المنظم
📖 محتوى تعليمي مفصّل
نوع: محتوى تعليمي
في التجارب الأخيرة، لاحظ كومبتون تحرر إلكترونات من حاجز الجرافيت خلال إجراء التجربة، فاقترح أن فوتونات أشعة X اصطدمت بالإلكترونات الموجودة في هدف الجرافيت، ونقلت الطاقة والزخم إليها. اعتقد كومبتون أن تصادمات الفوتون- إلكترون هذه مشابهة تماماً للتصادمات المرنة في كرات البلياردو، كما هو موضح في الشكل 6-7. الفكرة من خلال قياس طاقة الإلكترونات المتحررة، ووجد كومبتون أن الطاقة والزخم اللذين اكتسبهما الإلكترونات يساويان طاقة الزخم اللذين فقد هما الفوتون، ووجد أن الفوتونات تحقق قانوني حفظ الزخم والطاقة عندما تصطدم بجسيمات أخرى.
1-6 مراجعة
نوع: محتوى تعليمي
1-6 مراجعة
10
نوع: QUESTION_HOMEWORK
10. التأثير الكهروضوئي لماذا يكون الضوء ذو الشدة العالية والتردد المنخفض غير قادر على تحرير إلكترونات من فلز، في حين يكون الضوء ذو الشدة المنخفضة والتردد العالي قادراً على ذلك؟ فسر إجابتك.
11
نوع: QUESTION_HOMEWORK
11. تردد إشعاع الجسم الساخن وطاقته كيف يتغير تردد الإشعاع المقابل لأعلى شدة عندما ترتفع درجة حرارة الجسم؟ وكيف تتغير الكمية الكلية للطاقة المنبعثة؟
12
نوع: QUESTION_HOMEWORK
12. التأثير الكهروضوئي وتأثير كومبتون أسقطت أشعة X على هدف، فانطلق إلكترون من الهدف دون أن ينبعث أي إشعاع آخر. وضح إذا كان هذا الحدث ناتجاً عن التأثير الكهروضوئي وتأثير كومبتون ميز بين التأثيرين.
13
نوع: QUESTION_HOMEWORK
13. التأثير الكهروضوئي وتأثير كومبتون اميز بين التأثير الكهروضوئي وتأثير كومبتون.
14
نوع: QUESTION_HOMEWORK
14. التأثير الكهروضوئي وتأثير كومبتون اصطدم ضوء أخضر بطول موجة 532 nm بفِلز، فحرر إلكترونات منه. إذا تم إيقاف هذه الإلكترونات باستخدام فرق جهد 1.44 V، فما مقدار دالة الشغل للفِلز بوحدة eV؟
15
نوع: QUESTION_HOMEWORK
15. طاقة فوتون تنبعث فوتونات ضوئية موجة طولها الموجي 650 nm من مؤثر ليزر. ما مقدار طاقة هذه الفوتونات بوحدة eV؟
16
نوع: QUESTION_HOMEWORK
16. التأثير الكهروضوئي امتصت أشعة X في عظم، وحررت إلكتروناً. إذا كان الطول الموجي لأشعة X 0.02 nm تقريباً، فقدر طاقة الإلكترون بوحدة eV.
17
نوع: QUESTION_HOMEWORK
17. تأثير كومبتون أسقطت أشعة X على عظم، فاصطدمت بإلكترون فيه وتشتت. كيف تقارن بين الطول الموجي لأشعة X المنتشرة والطول الموجي لأشعة X الساقطة؟
التفكير الناقد
نوع: محتوى تعليمي
التفكير الناقد
18
نوع: QUESTION_HOMEWORK
18. التفكير الناقد تخيل أن تصادم كرتی بلياردو يمثل تفاعل فوتون وإلكترون خلال تأثير كومبتون. افترض أن بروتونا - كتلته أكبر كثيراً من كتلة الإلكترون - وُضِعَ بدلاً من الإلكترون، فهل تكون الطاقة التي يكتسبها البروتون نتيجة التصادم مساوية للطاقة التي يكتسبها الإلكترون؟ وهل تكون الطاقة التي يفقدها الفوتون مساوية لتلك التي يفقدها عندما يتصادم بالإلكترون؟
نوع: METADATA
وزارة التعليم
Ministry of Education
2025 - 1447
🔍 عناصر مرئية
Diagram illustrating the Compton effect. Part (a) shows a photon colliding with an electron, transferring energy and momentum. Part (b) shows the scattered photon and electron after the collision, with equations for energy (E = hf) and momentum (p = mv or p = h/λ).
📄 النص الكامل للصفحة
في التجارب الأخيرة، لاحظ كومبتون تحرر إلكترونات من حاجز الجرافيت خلال إجراء التجربة، فاقترح أن فوتونات أشعة X اصطدمت بالإلكترونات الموجودة في هدف الجرافيت، ونقلت الطاقة والزخم إليها. اعتقد كومبتون أن تصادمات الفوتون- إلكترون هذه مشابهة تماماً للتصادمات المرنة في كرات البلياردو، كما هو موضح في الشكل 6-7. الفكرة من خلال قياس طاقة الإلكترونات المتحررة، ووجد كومبتون أن الطاقة والزخم اللذين اكتسبهما الإلكترونات يساويان طاقة الزخم اللذين فقد هما الفوتون، ووجد أن الفوتونات تحقق قانوني حفظ الزخم والطاقة عندما تصطدم بجسيمات أخرى.
--- SECTION: 1-6 مراجعة ---
1-6 مراجعة
--- SECTION: 10 ---
10. التأثير الكهروضوئي لماذا يكون الضوء ذو الشدة العالية والتردد المنخفض غير قادر على تحرير إلكترونات من فلز، في حين يكون الضوء ذو الشدة المنخفضة والتردد العالي قادراً على ذلك؟ فسر إجابتك.
--- SECTION: 11 ---
11. تردد إشعاع الجسم الساخن وطاقته كيف يتغير تردد الإشعاع المقابل لأعلى شدة عندما ترتفع درجة حرارة الجسم؟ وكيف تتغير الكمية الكلية للطاقة المنبعثة؟
--- SECTION: 12 ---
12. التأثير الكهروضوئي وتأثير كومبتون أسقطت أشعة X على هدف، فانطلق إلكترون من الهدف دون أن ينبعث أي إشعاع آخر. وضح إذا كان هذا الحدث ناتجاً عن التأثير الكهروضوئي وتأثير كومبتون ميز بين التأثيرين.
--- SECTION: 13 ---
13. التأثير الكهروضوئي وتأثير كومبتون اميز بين التأثير الكهروضوئي وتأثير كومبتون.
--- SECTION: 14 ---
14. التأثير الكهروضوئي وتأثير كومبتون اصطدم ضوء أخضر بطول موجة 532 nm بفِلز، فحرر إلكترونات منه. إذا تم إيقاف هذه الإلكترونات باستخدام فرق جهد 1.44 V، فما مقدار دالة الشغل للفِلز بوحدة eV؟
--- SECTION: 15 ---
15. طاقة فوتون تنبعث فوتونات ضوئية موجة طولها الموجي 650 nm من مؤثر ليزر. ما مقدار طاقة هذه الفوتونات بوحدة eV؟
--- SECTION: 16 ---
16. التأثير الكهروضوئي امتصت أشعة X في عظم، وحررت إلكتروناً. إذا كان الطول الموجي لأشعة X 0.02 nm تقريباً، فقدر طاقة الإلكترون بوحدة eV.
--- SECTION: 17 ---
17. تأثير كومبتون أسقطت أشعة X على عظم، فاصطدمت بإلكترون فيه وتشتت. كيف تقارن بين الطول الموجي لأشعة X المنتشرة والطول الموجي لأشعة X الساقطة؟
--- SECTION: التفكير الناقد ---
التفكير الناقد
--- SECTION: 18 ---
18. التفكير الناقد تخيل أن تصادم كرتی بلياردو يمثل تفاعل فوتون وإلكترون خلال تأثير كومبتون. افترض أن بروتونا - كتلته أكبر كثيراً من كتلة الإلكترون - وُضِعَ بدلاً من الإلكترون، فهل تكون الطاقة التي يكتسبها البروتون نتيجة التصادم مساوية للطاقة التي يكتسبها الإلكترون؟ وهل تكون الطاقة التي يفقدها الفوتون مساوية لتلك التي يفقدها عندما يتصادم بالإلكترون؟
وزارة التعليم
Ministry of Education
2025 - 1447
--- VISUAL CONTEXT ---
**DIAGRAM**: Untitled
Description: Diagram illustrating the Compton effect. Part (a) shows a photon colliding with an electron, transferring energy and momentum. Part (b) shows the scattered photon and electron after the collision, with equations for energy (E = hf) and momentum (p = mv or p = h/λ).
Data: Illustrates the principle of energy and momentum conservation in photon-electron interactions.
Key Values: E = hf (Energy of photon), p = mv (Momentum of electron), p = h/λ (Momentum of photon)
Context: Explains the Compton effect, a key phenomenon in quantum physics demonstrating particle-like behavior of photons and conservation laws.
✅ حلول أسئلة الكتاب الرسمية
عدد الأسئلة: 9
سؤال 10: 10. التأثير الكهروضوئي لماذا يكون الضوء ذو الشدة العالية والتردد المنخفض غير قادر على تحرير إلكترونات من فلز، في حين يكون الضوء ذو الشدة المنخفضة والتردد العالي قادراً على ذلك؟ فسر إجابتك.
الإجابة: لأن طاقة الفوتون تعتمد على التردد لا على الشدة، فالتردد العالي يحرر الكترونات.
خطوات الحل:
- **الخطوة 1 (المفهوم):**
في التأثير الكهروضوئي، يتم تحرير الإلكترونات من سطح الفلز عندما يمتص فوتون طاقة كافية للتغلب على دالة الشغل للفلز. طاقة الفوتون الواحد تُعطى بالعلاقة $E = hf$، حيث $h$ هو ثابت بلانك و$f$ هو تردد الفوتون.
- **الخطوة 2 (التطبيق):**
الشدة العالية للضوء تعني وجود عدد أكبر من الفوتونات، ولكن إذا كان تردد هذه الفوتونات منخفضاً، فإن طاقة الفوتون الواحد ($hf$) ستكون أقل من دالة الشغل للفلز. في هذه الحالة، حتى لو سقط عدد كبير جداً من الفوتونات، لن يتمكن أي فوتون بمفرده من توفير الطاقة الكافية لتحرير الإلكترون، لأن الإلكترون يمتص طاقة فوتون واحد فقط في كل مرة.
على النقيض، إذا كان التردد عالياً، فإن طاقة الفوتون الواحد ستكون كافية لتجاوز دالة الشغل، حتى لو كان عدد هذه الفوتونات قليلاً (شدة منخفضة). فوتون واحد ذو طاقة كافية يستطيع تحرير إلكترون.
- **الخطوة 3 (النتيجة):**
لذلك، العامل الحاسم في تحرير الإلكترونات في التأثير الكهروضوئي هو **تردد الضوء (وبالتالي طاقة الفوتون الواحد)** وليس شدته. الضوء ذو الشدة العالية والتردد المنخفض لا يحرر إلكترونات لأن طاقة فوتوناته غير كافية، بينما الضوء ذو الشدة المنخفضة والتردد العالي يحررها لأن فوتوناته تمتلك الطاقة الكافية.
سؤال 11: 11. تردد إشعاع الجسم الساخن وطاقته كيف يتغير تردد الإشعاع المقابل لأعلى شدة عندما ترتفع درجة حرارة الجسم؟ وكيف تتغير الكمية الكلية للطاقة المنبعثة؟
الإجابة: بزيادة الحرارة يزداد التردد (قانون فين) وتزداد الطاقة الكلية (ستيفان-بولتزمان).
خطوات الحل:
- **الخطوة 1 (المفهوم):**
لفهم كيفية تغير تردد الإشعاع المقابل لأعلى شدة والطاقة الكلية المنبعثة مع ارتفاع درجة حرارة الجسم، نستذكر قانوني فين وستيفان-بولتزمان.
- **الخطوة 2 (التطبيق):**
- **بالنسبة لتردد الإشعاع المقابل لأعلى شدة:** ينص قانون فين على أن الطول الموجي الذي يقابل أقصى شدة إشعاعية يتناسب عكسياً مع درجة الحرارة المطلقة للجسم ($\lambda_{max} T = constant$). بما أن التردد ($f$) والطول الموجي ($\lambda$) مرتبطان بالعلاقة $f = c/\lambda$ (حيث $c$ سرعة الضوء)، فإن انخفاض الطول الموجي الأقصى ($\lambda_{max}$) يعني **زيادة في التردد المقابل لأعلى شدة** عندما ترتفع درجة الحرارة.
- **بالنسبة للكمية الكلية للطاقة المنبعثة:** ينص قانون ستيفان-بولتزمان على أن القدرة الكلية المشعة لكل وحدة مساحة من سطح الجسم الأسود تتناسب طردياً مع الأس الرابع لدرجة حرارته المطلقة ($P = \sigma A T^4$). هذا يعني أن **الكمية الكلية للطاقة المنبعثة تزداد بشكل كبير** مع ارتفاع درجة حرارة الجسم.
- **الخطوة 3 (النتيجة):**
إذن، عندما ترتفع درجة حرارة الجسم، **يزداد تردد الإشعاع المقابل لأعلى شدة، وتزداد الكمية الكلية للطاقة المنبعثة**.
سؤال 12: 12. التأثير الكهروضوئي وتأثير كومبتون أسقطت أشعة X على هدف، فانطلق إلكترون من الهدف دون أن ينبعث أي إشعاع آخر. وضح إذا كان هذا الحدث ناتجاً عن التأثير الكهروضوئي أم عن تأثير كومبتون.
الإجابة: تأثير كهروضوئي؛ لامتصاص الفوتون بالكامل.
خطوات الحل:
- **الخطوة 1 (المفهوم):**
هناك فرق جوهري بين التأثير الكهروضوئي وتأثير كومبتون في كيفية تفاعل الفوتون مع الإلكترون:
- في **التأثير الكهروضوئي**، يمتص الإلكترون الفوتون بالكامل، ويكتسب طاقته، مما يؤدي إلى تحرر الإلكترون من المادة دون انبعاث فوتون آخر.
- في **تأثير كومبتون**، يصطدم الفوتون بالإلكترون ويتشتت، فيفقد جزءاً من طاقته للإلكترون، وينبعث فوتون آخر بطاقة أقل (وطول موجي أكبر) في اتجاه مختلف.
- **الخطوة 2 (التطبيق):**
السؤال يذكر أن أشعة X أسقطت على هدف، فانطلق إلكترون من الهدف **دون أن ينبعث أي إشعاع آخر**. هذا الوصف يتطابق تماماً مع ما يحدث في التأثير الكهروضوئي، حيث يتم امتصاص الفوتون بالكامل بواسطة الإلكترون.
- **الخطوة 3 (النتيجة):**
لذلك، هذا الحدث ناتج عن **التأثير الكهروضوئي**.
سؤال 13: 13. التأثير الكهروضوئي وتأثير كومبتون ميز بين التأثير الكهروضوئي وتأثير كومبتون.
الإجابة: - الكهروضوئي: يمتص الفوتون وينطلق إلكترون.
- كومبتون: يتشتت الفوتون ويخرج بطول موجي أكبر.
خطوات الحل:
- **الخطوة 1 (المفهوم الأساسي):**
كل من التأثير الكهروضوئي وتأثير كومبتون يصفان تفاعل الفوتونات مع الإلكترونات، لكنهما يختلفان في نتيجة هذا التفاعل.
- **الخطوة 2 (التمييز):**
- **التأثير الكهروضوئي:** في هذا التأثير، يمتص الإلكترون الفوتون الساقط **بالكامل**. نتيجة لذلك، يكتسب الإلكترون طاقة الفوتون، وإذا كانت هذه الطاقة كافية لتجاوز دالة الشغل للمادة، فإنه يتحرر من سطحها. لا ينبعث أي فوتون آخر بعد هذا التفاعل.
- **تأثير كومبتون:** في هذا التأثير، يصطدم الفوتون الساقط بالإلكترون ويتشتت. لا يمتص الإلكترون الفوتون بالكامل، بل يكتسب جزءاً من طاقته، بينما يستمر الفوتون في مساره ولكن بطاقة أقل (مما يعني طول موجي أكبر) وفي اتجاه مختلف. ينبعث فوتون آخر بعد التفاعل.
- **الخطوة 3 (النتيجة):**
الفرق الرئيسي يكمن في مصير الفوتون: في الكهروضوئي يمتص الفوتون بالكامل، بينما في كومبتون يتشتت الفوتون ويفقد جزءاً من طاقته.
سؤال 14: 14. التأثير الكهروضوئي اصطدم ضوء أخضر بطول موجة $\lambda = 532 nm$ بفلز ما، فحرر إلكترونات منه. إذا تم إيقاف هذه الإلكترونات باستخدام فرق جهد $1.44 V$، فما مقدار دالة الشغل للفلز بوحدة $eV$؟
الإجابة: $\phi = 2.33 - 1.44 = 0.89 eV$
خطوات الحل:
- **الخطوة 1 (المعطيات):**
لنحدد ما لدينا:
- الطول الموجي للضوء الأخضر: $\lambda = 532 nm$
- فرق جهد الإيقاف: $V_s = 1.44 V$
- **الخطوة 2 (القوانين المستخدمة):**
نستخدم معادلة التأثير الكهروضوئي لأينشتاين:
$$E_{photon} = \phi + KE_{max}$$
حيث:
- $E_{photon}$ هي طاقة الفوتون الساقط.
- $\phi$ هي دالة الشغل للفلز.
- $KE_{max}$ هي الطاقة الحركية القصوى للإلكترونات المتحررة.
نعلم أن طاقة الفوتون يمكن حسابها من الطول الموجي:
$$E_{photon} = \frac{hc}{\lambda}$$
حيث $h$ ثابت بلانك و$c$ سرعة الضوء. يمكن استخدام القيمة المبسطة $hc \approx 1240 \text{ eV} \cdot \text{nm}$ لتسهيل الحسابات عندما يكون الطول الموجي بالنانومتر والطاقة بالإلكترون فولت.
كما أن الطاقة الحركية القصوى للإلكترونات المتحررة ترتبط بفرق جهد الإيقاف:
$$KE_{max} = eV_s$$
حيث $e$ هي شحنة الإلكترون. إذا كان فرق الجهد بالفولت، فإن $eV_s$ يعطي الطاقة مباشرة بوحدة الإلكترون فولت (eV).
- **الخطوة 3 (الحل):**
أولاً، نحسب طاقة الفوتون الساقط:
$$E_{photon} = \frac{1240 \text{ eV} \cdot \text{nm}}{532 \text{ nm}} \approx 2.33 \text{ eV}$$
ثانياً، نحسب الطاقة الحركية القصوى للإلكترونات من فرق جهد الإيقاف:
$$KE_{max} = 1.44 \text{ eV}$$
(لأن $1 V$ من جهد الإيقاف يوقف إلكتروناً بطاقة $1 eV$)
الآن، نعوض في معادلة التأثير الكهروضوئي لإيجاد دالة الشغل $\phi$:
$$2.33 \text{ eV} = \phi + 1.44 \text{ eV}$$
$$ \phi = 2.33 \text{ eV} - 1.44 \text{ eV}$$
$$ \phi = 0.89 \text{ eV}$$
- **الخطوة 4 (النتيجة):**
إذن، مقدار دالة الشغل للفلز هو **0.89 eV**.
سؤال 15: 15. طاقة فوتون تنبعث فوتونات ضوئية طولها الموجي $650 nm$ من مؤثر ليزر. ما مقدار طاقة هذه الفوتونات بوحدة $eV$؟
الإجابة: $E \approx 1.91 eV$
خطوات الحل:
- **الخطوة 1 (المعطيات):**
لدينا الطول الموجي للفوتونات: $\lambda = 650 nm$
- **الخطوة 2 (القانون):**
لحساب طاقة الفوتون، نستخدم العلاقة:
$$E = \frac{hc}{\lambda}$$
حيث:
- $h$ هو ثابت بلانك ($6.626 \times 10^{-34} J \cdot s$)
- $c$ هي سرعة الضوء ($3.00 \times 10^8 m/s$)
- $\lambda$ هو الطول الموجي.
لتبسيط الحسابات والحصول على الطاقة بوحدة الإلكترون فولت (eV) مباشرة عندما يكون الطول الموجي بالنانومتر (nm)، يمكننا استخدام القيمة التقريبية لـ $hc \approx 1240 \text{ eV} \cdot \text{nm}$.
- **الخطوة 3 (الحل):**
بالتعويض بالقيم:
$$E = \frac{1240 \text{ eV} \cdot \text{nm}}{650 \text{ nm}}$$
$$E \approx 1.90769 \text{ eV}$$
- **الخطوة 4 (النتيجة):**
إذن، مقدار طاقة هذه الفوتونات هو تقريباً **1.91 eV**.
سؤال 16: 16. التأثير الكهروضوئي امتصت أشعة X في عظم، وحررت إلكتروناً. إذا كان الطول الموجي لأشعة X $0.02 nm$ تقريباً، فقدر طاقة الإلكترون بوحدة $eV$.
الإجابة: $E \approx 6.2 \times 10^4 eV$
خطوات الحل:
- **الخطوة 1 (المعطيات):**
لدينا الطول الموجي لأشعة X: $\lambda = 0.02 nm$
- **الخطوة 2 (القانون):**
عندما تمتص أشعة X في عظم وتحرر إلكتروناً، فإن هذا يمثل التأثير الكهروضوئي. في هذا التأثير، يمتص الإلكترون طاقة الفوتون. إذا لم تُعطَ دالة الشغل للعظم، فإننا نقدر أن طاقة الإلكترون المتحرر هي تقريباً طاقة الفوتون الساقط (أو هي الطاقة القصوى التي يمكن أن يكتسبها الإلكترون).
نستخدم العلاقة لحساب طاقة الفوتون:
$$E = \frac{hc}{\lambda}$$
حيث:
- $h$ هو ثابت بلانك
- $c$ هي سرعة الضوء
- $\lambda$ هو الطول الموجي.
لتسهيل الحسابات والحصول على الطاقة بوحدة الإلكترون فولت (eV) مباشرة عندما يكون الطول الموجي بالنانومتر (nm)، يمكننا استخدام القيمة التقريبية لـ $hc \approx 1240 \text{ eV} \cdot \text{nm}$.
- **الخطوة 3 (الحل):**
بالتعويض بالقيم:
$$E = \frac{1240 \text{ eV} \cdot \text{nm}}{0.02 \text{ nm}}$$
$$E = 62000 \text{ eV}$$
يمكن كتابة هذه القيمة بالصيغة العلمية:
$$E = 6.2 \times 10^4 \text{ eV}$$
- **الخطوة 4 (النتيجة):**
إذن، طاقة الإلكترون المقدرة هي **$6.2 \times 10^4 eV$**.
سؤال 17: 17. تأثير كومبتون أسقطت أشعة X على عظم، فاصطدمت بإلكترون فيه وتشتت. كيف تقارن بين الطول الموجي لأشعة X المشتتة والطول الموجي لأشعة X الساقطة؟
الإجابة: في تأثير كومبتون يزداد الطول الموجي بعد التشتت.
خطوات الحل:
- **الخطوة 1 (المفهوم):**
تأثير كومبتون يصف تفاعل فوتون مع إلكترون حر، حيث يصطدم الفوتون بالإلكترون ويتشتت. في هذا التفاعل، يفقد الفوتون جزءاً من طاقته للإلكترون، الذي يكتسب طاقة حركية.
- **الخطوة 2 (التطبيق):**
بما أن الفوتون يفقد جزءاً من طاقته بعد التشتت، فإن طاقته بعد التشتت تكون أقل من طاقته قبل التشتت. نحن نعلم أن طاقة الفوتون تتناسب عكسياً مع طوله الموجي ($E = hc/\lambda$).
إذا قلت طاقة الفوتون ($E$) بعد التشتت، فهذا يعني أن طوله الموجي ($\lambda$) يجب أن يزداد لكي تبقى العلاقة صحيحة.
- **الخطوة 3 (النتيجة):**
لذلك، في تأثير كومبتون، يكون **الطول الموجي لأشعة X المشتتة أكبر من الطول الموجي لأشعة X الساقطة**.
سؤال 18: 18. التفكير الناقد تخيل أن تصادم كرتي بلياردو يمثل التفاعل الذي يحدث بين فوتون وإلكترون خلال تأثير كومبتون. افترض أن بروتوناً - كتلته أكبر كثيراً من كتلة الإلكترون - وُضع بدلاً من الإلكترون، فهل تكون الطاقة التي يكتسبها البروتون نتيجة التصادم مساوية للطاقة التي يكتسبها الإلكترون؟ وهل تكون الطاقة التي يفقدها الفوتون مساوية لتلك التي يفقدها عندما يتصادم بالإلكترون؟
الإجابة: لا. لأن كتلة البروتون أكبر بكثير من الإلكترون، فيكتسب طاقة حركية أقل بكثير.
خطوات الحل:
- **الخطوة 1 (المفهوم):**
تأثير كومبتون هو تصادم مرن بين فوتون وجسيم (عادة إلكترون). في هذا التصادم، يفقد الفوتون جزءاً من طاقته ويكتسبها الجسيم. مقدار الطاقة المفقودة من الفوتون (وبالتالي المكتسبة من الجسيم) يعتمد على كتلة الجسيم المتشتت وزاوية التشتت.
معادلة تغير الطول الموجي في تأثير كومبتون هي: $\Delta \lambda = \frac{h}{mc}(1 - \cos \theta)$، حيث $m$ هي كتلة الجسيم المتشتت.
- **الخطوة 2 (التطبيق على البروتون):**
إذا استبدلنا الإلكترون ببروتون، فإن كتلة البروتون أكبر بكثير جداً من كتلة الإلكترون ($m_p \approx 1836 m_e$).
- **الطاقة التي يكتسبها البروتون:** بما أن كتلة البروتون أكبر بكثير، فإن مقدار التغير في الطول الموجي ($\Delta \lambda$) سيكون أصغر بكثير (لأن $m$ في المقام). تغير أصغر في الطول الموجي يعني أن الفوتون يفقد طاقة أقل بكثير. وبالتالي، فإن الطاقة الحركية التي يكتسبها البروتون ستكون **أقل بكثير** من الطاقة التي يكتسبها الإلكترون في نفس الظروف.
- **الخطوة 3 (التطبيق على الفوتون):**
- **الطاقة التي يفقدها الفوتون:** حسب مبدأ حفظ الطاقة، فإن الطاقة التي يفقدها الفوتون هي نفسها الطاقة التي يكتسبها الجسيم. وبما أن البروتون يكتسب طاقة أقل بكثير، فإن الفوتون سيفقد طاقة **أقل بكثير** عندما يتصادم مع البروتون مقارنة بتصادمه مع الإلكترون.
- **الخطوة 4 (النتيجة):**
إذن، لا، الطاقة التي يكتسبها البروتون نتيجة التصادم لن تكون مساوية للطاقة التي يكتسبها الإلكترون، بل ستكون أقل بكثير. ولا، الطاقة التي يفقدها الفوتون لن تكون مساوية لتلك التي يفقدها عندما يتصادم بالإلكترون، بل ستكون أقل بكثير أيضاً.