Moderní fyzika
Comptonův zpětný rozptyl (180°)
Při θ = 180° je posun vlnové délky maximální (2λ_C).
Comptonův zpětný rozptyl (180°) — interaktivní simulace Moderní fyzika. Při θ = 180° je posun vlnové délky maximální (2λ_C). Bezplatná virtuální fyzikální laboratoř v prohlížeči se živými měřeními v SI a řízeným tutoriálem.
Zpětný rozptyl
Při θ = 180° je posun vlnové délky maximální (2λ_C).
Zpětný rozptyl při θ = 180° dává maximální Comptonův posun Δλ_max = 2λ_C, protože cos 180° = −1. Dopadající foton předá ustupujícímu elektronu nejvíc hybnosti; rozptýlený foton vychází s nejdelší vlnovou délkou a nejnižší energií. Porovnej tento limit s menšími úhly na plátně.
- Δλ_max = 2λ_C
- θ = 180°
Souhrn zkoumání
Naplánuj otázku dřív, než otevřeš laboratoř
Stručný přehled odpovídá předrenderované stránce: hlavní otázka, konkurenční predikce, role proměnných, řídicí zákony, sestavení, analýza i rozšiřující podněty zůstávají viditelné a v tomto pořadí.
Hlavní otázka
Foton rozptýlený přímo dozadu (180°) přenáší nejvíc možné hybnosti na elektron, do kterého narazí. Dává tento případ zpětného rozptylu největší možný Comptonův posun vlnové délky?
Predikce k zvážení
- Maximální posun nastává při nějakém jiném úhlu.
- Posun je při všech úhlech včetně 180° stejný.
- Ano — zpětný rozptyl 180° maximalizuje (1 − cos θ) a dává největší možný posun vlnové délky pro jakýkoli úhel.
Role proměnných
Co nastavuješ:
- Úhel rozptylu θ (°)
Co měříš:
- Posun vlnové délky Δλ (pm)
Jak zkoumání probíhá
- Otevři předvolbu compton-180 a stiskni Resetovat. Vlnová délka dopadajícího rentgenu je 0.05 nm; rozptylový úhel je pevně 180°.
- Zapni odečet posunu vlnové délky.
- Nastav rozptylový úhel pro každý pokus (blížící se 180°) a zapiš posun vlnové délky.
Řídící rovnice
Comptonův posun při zpětném rozptylu — Δλ = λ_C(1 − cos θ)
Comptonův vzorec Δλ = (h/m_ec)(1 − cos θ) je maximalizován při θ = 180°, kde (1 − cos θ) = 2, což dává největší možný posun vlnové délky: Δλ_max = 2h/(m_ec) ≈ 4.85 pm.
Co tisknutelný pracovní list žádá žáky vypočítat
- Pro jeden pokus spočti Δλ = (h/(m_ec))(1 − cos θ). Porovnej s tabulkou. Potvrď, že θ = 180° dává Δλ = 2h/(m_ec), maximální možnou hodnotu.
- Vysvětli pomocí (1 − cos θ), proč 180° dává maximální posun: cos(180°) = −1, takže (1 − cos θ) dosahuje své největší možné hodnoty 2 při tomto úhlu.
Kde se to objevuje mimo laboratoř
- Při 180° foton úplně obrací směr a přenáší maximální možnou hybnost na elektron (zachování hybnosti). Vysvětli, proč maximální přenos hybnosti odpovídá maximální ztrátě energie (a tedy maximálnímu nárůstu vlnové délky) fotonu.
- Při θ = 0° (žádný rozptyl) — čemu by se rovnalo Δλ? Dává to fyzikální smysl pro foton, který neinteraguje?
- 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
- Vítej v Comptonovi 180
- Vyber Comptonovu sestavu
- Stiskni Spustit
- Maximální Comptonův posun
- Otevři panel Vlastnosti
- Povedlo se!
Otevři interaktivní simulaci, postav scénu, stiskni Spustit a prozkoumávej s živými měřeními a řízeným tutoriálem.
Otevřít interaktivní laboratoř →