Comptonův rozptyl: maximální posun při zpětném rozptylu

1 · Predikuj

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?

• 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.

2 · Sestavení

1. Otevři předvolbu compton-180 a stiskni Resetovat. Vlnová délka dopadajícího rentgenu je 0.05 nm; rozptylový úhel je pevně 180°.
2. Zapni odečet posunu vlnové délky.
3. Nastav rozptylový úhel pro každý pokus (blížící se 180°) a zapiš posun vlnové délky.

3 · Sbírej data

Vynes Δλ (osa y) proti rozptylovému úhlu θ (osa x) pro své tři pokusy. Vypadá to, že se blízko 180° zplošťuje?

4 · Analyzuj

1. 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.
2. 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.

5 · Rozšiř

1. 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.
2. Při θ = 0° (žádný rozptyl) — čemu by se rovnalo Δλ? Dává to fyzikální smysl pro foton, který neinteraguje?

Fyzika za tímto experimentem

← Zpět na experiment

138 bezplatných tisknutelných pracovních listů z fyziky