Dispersió de Compton: comparació en angle ras
1 · Prediu
En angles de dispersió petits, un fotó amb prou feines canvia de direcció. Es fa també menyspreable el seu desplaçament de longitud d'ona quan l'angle s'acosta a zero?
- Sí: quan θ → 0°, (1 − cos θ) → 0, o sigui que el desplaçament de longitud d'ona desapareix per a un fotó que tot just es dispersa.
- El desplaçament es queda aproximadament constant fins i tot en angles petits.
- El desplaçament de fet creix en angles petits.
2 · Configura
- Obre el predefinit «Dispersió de Compton a 45°» i prem Restableix. La longitud d'ona incident dels raigs X és 0.08 nm; l'angle de dispersió és fix a 45°.
- Activa la lectura de desplaçament de longitud d'ona.
- Defineix l'angle de dispersió per a cada prova (angles petits) i enregistra el desplaçament de longitud d'ona.
3 · Recull dades
| Angle de dispersió θ (°) | Desplaçament de longitud d'ona Δλ (pm) |
|---|---|
| 15.00 | |
| 30.00 | |
| 45.00 |
Representa Δλ (eix y) contra l'angle de dispersió θ (eix x) per a les tres proves.
4 · Analitza
- Per a una prova, calcula Δλ = (h/(m_ec))(1 − cos θ). Compara-ho amb la taula. Confirma que el desplaçament s'encongeix quan θ disminueix.
- Explica per què un fotó gairebé no desviat (θ petit) transfereix molt poca quantitat de moviment a l'electró, i per tant perd molt poca energia: d'aquí el desplaçament minúscul de longitud d'ona.
5 · Amplia
- A diferència de la longitud d'ona incident d'aquest experiment (0.08 nm, diferent dels 0.05 nm de compton-90), el DESPLAÇAMENT Δλ en qualsevol angle donat seria idèntic entre els dos experiments. Explica per què la fórmula de Compton fa el desplaçament independent de la longitud d'ona del fotó entrant.
- En angles molt petits, Δλ es fa difícil de mesurar experimentalment contra la longitud d'ona incident (molt més gran). Explica per què els experiments de dispersió de Compton fan servir típicament raigs X de longitud d'ona curta en lloc de llum visible, on un desplaçament ja minúscul d'escala picomètrica seria encara menys perceptible.
La física al darrere d'aquest experiment
Desplaçament de Compton en angles petits
Quan θ → 0°, (1 − cos θ) → 0, i per tant Δλ → 0: un fotó que tot just canvia de direcció tot just perd energia, coherent amb la conservació de la quantitat de moviment per a una col·lisió gairebé intacta.
Física moderna
- L'efecte fotoelèctric: un llindar d'energia nítid
- L'efecte fotoelèctric: potencial de frenament
- Una fotocèl·lula real: la funció treball del sodi
- Dispersió de Compton: desplaçament de longitud d'ona a 90°
- Dispersió de Compton: desplaçament màxim a retrodispersió
- La sèrie de Balmer: línies espectrals visibles de l'hidrogen
- La sèrie de Lyman: línies ultraviolades de l'hidrogen
- La sèrie de Paschen: línies infraroges de l'hidrogen
- Desintegració radioactiva: datació amb carboni-14
- Radioisòtops mèdics: el període curt del tecneci-99m
- Energia de lligam nuclear: el model de gota líquida
- Ones de matèria de De Broglie: la longitud d'ona d'un electró
138 fulls de treball de laboratori de física gratuïts i imprimibles