Съвременна физика
Разсейване на Комптон при 90°
Променяй θ — гледай как Δλ = λ_C(1 − cos θ) расте с ъгъла.
Разсейване на Комптон при 90° — интерактивна симулация Съвременна физика. Променяй θ — гледай как Δλ = λ_C(1 − cos θ) расте с ъгъла. Безплатна виртуална физическа лаборатория в браузъра с живи SI измервания и упътване.
Разсейване на Комптон
Променяй θ — гледай как Δλ = λ_C(1 − cos θ) расте с ъгъла.
Рентгенов фотон се сблъсква с почти свободен електрон в покой. Разсейваният фотон губи енергия и дължината му на вълната нараства с Δλ = (h/mₑc)(1 − cos θ). При θ = 90° отместването е равно на комптоновата дължина λ_C ≈ 2.43 pm. Завъртай θ и гледай пунктирания разсян лъч и показанието Δλ да растат с ъгъла — пряко доказателство, че фотоните носят импулс.
- Δλ = λ_C(1−cos θ)
- Импулс на фотона
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
Рентгенов фотон се разсейва от свободен електрон. Променя ли се дължината на вълната на разсейвания фотон и ако да, зависи ли количеството отместване от ъгъла на разсейване?
Предсказвания за преценка
- Отместването на дължината на вълната е същото на всеки ъгъл.
- Да — отместването на дължината на вълната расте с ъгъла на разсейване, достигайки максимум на 180° (право назад).
- Дължината на вълната на разсейвания фотон не се променя (както при класическо вълново разсейване).
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 90 и натисни Нулирай. Дължината на вълната на падащия рентген е 0.05 nm.
- Включи показанието за отместване на дължината на вълната.
- Задай ъгъла на разсейване за всеки опит и запиши отместването на дължината на вълната.
Управляващо уравнение
Формула на Комптоновото разсейване — Δλ = λ_C(1 − cos θ)
Фотон, разсейван от свободен електрон, се измества към по-дълга вълна с Δλ = (h/m_ec)(1 − cos θ), зависещо само от ъгъла на разсейване θ — пряко доказателство, че фотоните носят импулс като частици.
Какво иска да изчислят учениците печатният работен лист
- За един опит изчисли Δλ = (h/(m_ec))(1 − cos θ) с h = 6.626×10⁻³⁴ J·s, m_e = 9.109×10⁻³¹ kg, c = 3×10⁸ m/s. Сравни с таблицата.
- Забележи, че Δλ изобщо не зависи от падащата дължина на вълната — само от ъгъла. Обясни защо комптоновото отместване е същото, независимо дали входящият рентген е 0.05 nm или 0.5 nm.
Къде това се появява извън лабораторията
- Експериментът на Комптон от 1923 г. е историческо доказателство, че светлината се държи като частици (фотони) с определен импулс, не само като вълни — чисто вълнова картина предсказва нула отместване на дължината на вълната при разсейване. Обясни защо зависимо от дължината на вълната отместване би било невъзможно за обяснение класически.
- Константата h/(m_ec) ≈ 2.43 pm се нарича комптонова дължина на вълната на електрона. Обясни защо тя задава естествения мащаб на големина за това с колко може да се отмести дължината на вълната на фотон при разсейване от електрон.
- 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 90
- Избери постановката на Комптон
- Натисни Пусни
- Отместване на дължината на вълната на фотона
- 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 →