Física moderna
Dispersió de Compton a 90°
Canvia θ i mira com Δλ = λ_C(1 − cos θ) creix amb l'angle.
Dispersió de Compton a 90° — simulació interactiva de Física moderna. Canvia θ i mira com Δλ = λ_C(1 − cos θ) creix amb l'angle. Laboratori virtual de física gratuït al navegador, amb mesures SI en directe i tutorial guiat.
Dispersió de Compton
Canvia θ i mira com Δλ = λ_C(1 − cos θ) creix amb l'angle.
Un fotó de raigs X col·lisiona amb un electró gairebé lliure en repòs. El fotó dispersat perd energia i la seva longitud d'ona augmenta en Δλ = (h/mₑc)(1 − cos θ). A θ = 90° el desplaçament iguala la longitud d'ona de Compton λ_C ≈ 2.43 pm. Gira θ i mira créixer el raig dispersat de ratlles i la lectura Δλ amb l'angle: evidència directa que els fotons porten quantitat de moviment.
- Δλ = λ_C(1−cos θ)
- Quantitat de moviment del fotó
Resum de la investigació
Planifica la pregunta abans d'obrir el laboratori
El resum reflecteix la pàgina prerenderitzada: la pregunta conductora, les prediccions rivals, els rols de les variables, les lleis que governen, la configuració, l'anàlisi i les preguntes d'extensió es mantenen visibles i en aquest ordre.
Pregunta conductora
Un fotó de raigs X es dispersa contra un electró lliure. Canvia la longitud d'ona del fotó dispersat, i si és així, depèn la quantitat de desplaçament de l'angle de dispersió?
Prediccions a valorar
- El desplaçament de longitud d'ona és el mateix a tots els angles.
- Sí: el desplaçament de longitud d'ona creix amb l'angle de dispersió, assoleint el màxim a 180° (directament enrere).
- La longitud d'ona del fotó dispersat no canvia (com la dispersió ondulatòria clàssica).
Rols de les variables
El que tu defines:
- Angle de dispersió θ (°)
El que tu mesures:
- Desplaçament de longitud d'ona Δλ (pm)
Com funciona la investigació
- Obre el predefinit «Dispersió de Compton a 90°» i prem Restableix. La longitud d'ona incident dels raigs X és 0.05 nm.
- Activa la lectura de desplaçament de longitud d'ona.
- Defineix l'angle de dispersió per a cada prova i enregistra el desplaçament de longitud d'ona.
Equació governant
Fórmula de la dispersió de Compton — Δλ = λ_C(1 − cos θ)
Un fotó que es dispersa contra un electró lliure passa a una longitud d'ona més llarga en Δλ = (h/m_ec)(1 − cos θ), dependent només de l'angle de dispersió θ: evidència directa que els fotons porten quantitat de moviment com a partícules.
El que el full imprimible demana treballar a l'alumne
- Per a una prova, calcula Δλ = (h/(m_ec))(1 − cos θ) amb h = 6.626×10⁻³⁴ J·s, m_e = 9.109×10⁻³¹ kg, c = 3×10⁸ m/s. Compara-ho amb la taula.
- Fixa't que Δλ no depèn gens de la longitud d'ona incident — només de l'angle. Explica per què el desplaçament de Compton és el mateix si el raig X entrant és de 0.05 nm o de 0.5 nm.
On apareix això més enllà del laboratori
- L'experiment de Compton del 1923 va ser evidència històrica que la llum es comporta com a partícules (fotons) amb quantitat de moviment definida, no només com a ones — una imatge purament ondulatòria prediu cap desplaçament de longitud d'ona en la dispersió. Explica per què un desplaçament DEPENDENT de la longitud d'ona hauria estat impossible d'explicar clàssicament.
- La constant h/(m_ec) ≈ 2.43 pm s'anomena la longitud d'ona de Compton de l'electró. Explica per què fixa l'escala natural de grandària de quant pot desplaçar-se la longitud d'ona d'un fotó quan es dispersa contra un electró.
- 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
- Benvingut a Compton 90
- Selecciona la configuració de Compton
- Prem Reprodueix
- Desplaçament de longitud d'ona del fotó
- Obre el panell de Propietats
- Ho has aconseguit!
Obre la simulació interactiva per construir l'escena, prem Reprodueix i explora amb mesures en directe i un tutorial guiat.
Obre el laboratori interactiu →
Descarrega el full de treball →