কম্পটন বিক্ষেপণ: ব্যাকস্ক্যাটারে সর্বোচ্চ সরণ
1 · প্রত্যাশা করুন
সোজা পিছনে (180°) বিক্ষিপ্ত একটি ফোটন যে ইলেকট্রনে আঘাত করে তাকে সর্বাধিক সম্ভাব্য ভরবেগ স্থানান্তর করে। এই ব্যাকস্ক্যাটার ক্ষেত্রে কি সর্বোচ্চ সম্ভাব্য কম্পটন তরঙ্গদৈর্ঘ্য সরণ পাওয়া যায়?
- সর্বোচ্চ সরণ ঘটে অন্য কোনো কোণে।
- 180°-সহ সব কোণে সরণ একই।
- হ্যাঁ — 180° ব্যাকস্ক্যাটার (1 − cos θ)-কে সর্বোচ্চ করে, যেকোনো কোণের জন্য সর্বোচ্চ সম্ভাব্য তরঙ্গদৈর্ঘ্য সরণ দেয়।
2 · প্রস্তুতি
- compton-180 প্রিসেটটি খুলে রিসেট চাপুন। আপতিত X-রশ্মির তরঙ্গদৈর্ঘ্য 0.05 nm; বিক্ষেপণ কোণ 180°-তে স্থির।
- তরঙ্গদৈর্ঘ্য-সরণ রিডআউট চালু করুন।
- প্রতিটি ট্রায়ালের জন্য বিক্ষেপণ কোণ সেট করুন (180°-র দিকে) এবং তরঙ্গদৈর্ঘ্য সরণ রেকর্ড করুন।
3 · ডেটা সংগ্রহ করুন
| বিক্ষেপণ কোণ θ (°) | তরঙ্গদৈর্ঘ্য স্থানান্তর Δλ (pm) |
|---|---|
| 90.00 | |
| 135.00 | |
| 180.00 |
আপনার তিনটি ট্রায়ালের জন্য বিক্ষেপণ কোণ θ (x-অক্ষ)-এর বিপরীতে Δλ (y-অক্ষ) প্লট করুন। 180°-র কাছে এটি কি সমতল হয়ে আসার মতো দেখায়?
4 · বিশ্লেষণ করুন
- একটি ট্রায়ালের জন্য Δλ = (h/(m_ec))(1 − cos θ) নির্ণয় করুন। সারণির সাথে তুলনা করুন। θ = 180° দিলে Δλ = 2h/(m_ec) — সর্বোচ্চ সম্ভব মান — নিশ্চিত করুন।
- (1 − cos θ) ব্যবহার করে ব্যাখ্যা করুন কেন 180°-এ সরণ সর্বোচ্চ: cos(180°) = −1, তাই ওই কোণে (1 − cos θ) তার বৃহত্তম সম্ভব মান 2-এ পৌঁছায়।
5 · বিস্তার করুন
- 180°-তে ফোটনটি সম্পূর্ণ দিক বদলায়, ইলেকট্রনকে সর্বোচ্চ সম্ভাব্য ভরবেগ স্থানান্তর করে (ভরবেগ সংরক্ষণ)। ব্যাখ্যা করুন কেন সর্বোচ্চ ভরবেগ স্থানান্তর ফোটনের জন্য সর্বোচ্চ শক্তিক্ষয়ের (এবং তাই সর্বোচ্চ তরঙ্গদৈর্ঘ্য বৃদ্ধির) সমান।
- θ = 0°-এ (কোনো বিক্ষেপণই নেই) Δλ কত হবে? যে ফোটন মোটেই মিথস্ক্রিয়া করে না, তার জন্য এটা কি ভৌতভাবে সঙ্গতিপূর্ণ?
এই পরীক্ষণের পেছনের পদার্থবিজ্ঞান
ব্যাকস্ক্যাটারে কম্পটন সরণ
কম্পটন সূত্র Δλ = (h/m_ec)(1 − cos θ) সর্বোচ্চ হয় θ = 180°-এ, যেখানে (1 − cos θ) = 2, ফলে সর্বোচ্চ সম্ভব তরঙ্গদৈর্ঘ্য সরণ: Δλ_max = 2h/(m_ec) ≈ 4.85 pm।