Dispersió de Compton: desplaçament de longitud d'ona a 90°

1 · Prediu

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?

• 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).

2 · Configura

1. Obre el predefinit «Dispersió de Compton a 90°» i prem Restableix. La longitud d'ona incident dels raigs X és 0.05 nm.
2. Activa la lectura de desplaçament de longitud d'ona.
3. Defineix l'angle de dispersió per a cada prova i enregistra el desplaçament de longitud d'ona.

3 · Recull dades

Representa Δλ (eix y) contra (1 − cos θ) (eix x) per a les tres proves. La línia és recta i passa per l'origen?

4 · Analitza

1. 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.
2. 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.

5 · Amplia

1. 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.
2. 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.

La física al darrere d'aquest experiment

← Torna a l'experiment

138 fulls de treball de laboratori de física gratuïts i imprimibles