Съвременна физика
Разсейване на Комптон при 45°
Среден ъгъл — енергията на разсейвания фотон спада умерено.
Разсейване на Комптон при 45° — интерактивна симулация Съвременна физика. Среден ъгъл — енергията на разсейвания фотон спада умерено. Безплатна виртуална физическа лаборатория в браузъра с живи SI измервания и упътване.
Ъгъл на Комптон
Среден ъгъл — енергията на разсейвания фотон спада умерено.
При средни ъгли отместването на дължината на вълната Δλ = λ_C(1 − cos θ) е между 0 и 2λ_C. Енергията и импулсът се споделят между разсейвания фотон и отскачащия електрон; никоя частица не е в покой след сблъсъка. Ползвай θ = 45° като мост между границите на плъзгащо и обратно разсейване.
- Δλ = λ_C(1−cos θ)
- Енергийно отместване
Резюме на изследването
Планирай въпроса, преди да отвориш лабораторията
Краткото описание повтаря пререндерираната страница: водещият въпрос, съперничещите предсказвания, ролите на променливите, управляващите закони, постановката, анализът и разширяващите подсказки остават видими и в този ред.
Водещ въпрос
При малки ъгли на разсейване фотон едва променя посоката си. Става ли и отместването на дължината на вълната му нищожно малко, когато ъгълът приближава нула?
Предсказвания за преценка
- Да — при θ → 0°, (1 − cos θ) → 0, така че отместването изчезва за фотон, който едва се разсейва.
- Отместването стои приблизително постоянно дори при малки ъгли.
- Отместването всъщност расте при малки ъгли.
Роли на променливите
Какво задаваш ти:
- Ъгъл на разсейване θ (°)
Какво измерваш:
- Отместване на дължината на вълната Δλ (pm)
Как протича изследването
- Отвори настройката Комптон 45 и натисни Нулирай. Дължината на вълната на падащия рентген е 0.08 nm; ъгълът на разсейване е фиксиран на 45°.
- Включи показанието за отместване на дължината на вълната.
- Задай ъгъла на разсейване за всеки опит (малки ъгли) и запиши отместването на дължината на вълната.
Управляващо уравнение
Комптоново отместване при малки ъгли — Δλ = λ_C(1 − cos θ)
При θ → 0°, (1 − cos θ) → 0, така че Δλ → 0: фотон, който едва променя посоката си, едва губи енергия, консистентно със запазване на импулса при почти-непътен сблъсък.
Какво иска да изчислят учениците печатният работен лист
- За един опит изчисли Δλ = (h/(m_ec))(1 − cos θ). Сравни с таблицата. Потвърди, че отместването се свива с намаляване на θ.
- Обясни защо почти-неотклонен фотон (малко θ) предава много малко импулс на електрона и следователно губи много малко енергия — откъдето и миниатюрното отместване на дължината на вълната.
Къде това се появява извън лабораторията
- За разлика от падащата дължина на вълната на този експеримент (0.08 nm, различна от 0.05 nm на Комптон 90), отместването Δλ на който и да е ъгъл би било идентично между двата експеримента. Обясни защо Комптоновата формула прави отместването независимо от дължината на вълната на входящия фотон.
- При много малки ъгли Δλ става трудна за измерване експериментално спрямо (много по-голямата) падаща дължина на вълната. Обясни защо комптоновите експерименти обикновено ползват късовълнов рентген вместо видима светлина, където вече миниатюрното пикометрово отместване би било още по-незабележимо.
- AP Physics 2 — Unit 15: Modern Physics
- IB Physics — E.2 Quantum physics
- General High School Physics — Modern physics intro
- NGSS High School Physics — Wave-particle duality of light
- Добре дошъл при Комптон 45
- Избери постановката на Комптон
- Натисни Пусни
- Ъгълът задава загубата на енергия
- Отвори панела Свойства
- Справи се!
Отвори интерактивната симулация, за да изградиш сцената, натисни Пусни и разгледай с живи измервания и насочено упътване.
Отвори интерактивната лаборатория →