Moderne fysik
Compton-tilbagespredning (180°)
Ved θ = 180° er bølgelængdeforskydningen maksimal (2λ_C).
Compton-tilbagespredning (180°) — interaktiv Moderne fysik-simulation. Ved θ = 180° er bølgelængdeforskydningen maksimal (2λ_C). Gratis virtuelt fysiklaboratorium i browseren med live SI-målinger og en guidet gennemgang.
Tilbagespredning
Ved θ = 180° er bølgelængdeforskydningen maksimal (2λ_C).
Tilbagespredning ved θ = 180° giver den maksimale Compton-forskydning Δλ_max = 2λ_C, fordi cos 180° = −1. Den indfaldende foton afgiver mest mulig impuls til den rekylende elektron; den spredte foton kommer ud med den længste bølgelængde og den laveste energi. Sammenlign denne grænse med mindre vinkler på scenen.
- Δλ_max = 2λ_C
- θ = 180°
Undersøgelsesoplæg
Planlæg spørgsmålet, før du åbner laboratoriet
Resuméet spejler den forhåndsrenderede side: drivende spørgsmål, konkurrerende forudsigelser, variablernes roller, styrende love, opsætning, analyse- og udvidelsesspørgsmål forbliver synlige og i denne rækkefølge.
Drivende spørgsmål
En foton, der spredtes lige bagud (180°), overfører mest mulig impuls til den elektron, den rammer. Giver dette tilbagespredningstilfælde den størst mulige Compton-bølgelængdeforskydning?
Forudsigelser at afveje
- Den maksimale forskydning sker ved en anden vinkel.
- Forskydningen er den samme ved alle vinkler inklusive 180°.
- Ja — tilbagespredning ved 180° maksimerer (1 − cos θ) og giver den størst mulige bølgelængdeforskydning for enhver vinkel.
Variablers roller
Det, du indstiller:
- Spredningsvinkel θ (°)
Det, du måler:
- Bølgelængdeskift Δλ (pm)
Sådan forløber undersøgelsen
- Åbn forudstillingen compton-180, og tryk på Nulstil. Den indfaldende røntgenbølgelængde er 0.05 nm; spredningsvinklen er fast på 180°.
- Slå bølgelængdeforskydningsaflæsningen til.
- Indstil spredningsvinklen for hvert forsøg (nært 180°), og notér bølgelængdeforskydningen.
Styrende ligning
Compton-forskydning ved tilbagespredning — Δλ = λ_C(1 − cos θ)
Compton-formlen Δλ = (h/m_ec)(1 − cos θ) maksimeres ved θ = 180°, hvor (1 − cos θ) = 2, hvilket giver den størst mulige bølgelængdeforskydning: Δλ_max = 2h/(m_ec) ≈ 4.85 pm.
Det, det printbare arbejdsark beder eleverne regne ud
- Beregn for ét forsøg Δλ = (h/(m_ec))(1 − cos θ). Sammenlign med tabellen. Bekræft, at θ = 180° giver Δλ = 2h/(m_ec), den maksimalt mulige værdi.
- Forklar ud fra (1 − cos θ), hvorfor 180° giver den maksimale forskydning: cos(180°) = −1, så (1 − cos θ) når sin størst mulige værdi, 2, ved den vinkel.
Hvor det viser sig uden for laboratoriet
- Ved 180° vender fotonen fuldstændig retning og overfører den maksimalt mulige impuls til elektronen (impulsbevarelse). Forklar, hvorfor maksimal impulsoverførsel svarer til maksimal energitab (og dermed maksimal bølgelængdeforøgelse) for fotonen.
- Ved θ = 0° (slet ingen spredning), hvad ville Δλ så være? Giver det fysisk mening for en foton, der ikke vekselvirker?
- 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
- Velkommen til Compton 180
- Vælg Compton-opstillingen
- Tryk på Afspil
- Maksimal Compton-forskydning
- Åbn egenskabspanelet
- Du klarede det!
Åbn den interaktive simulation for at bygge scenen, tryk på Afspil og udforsk med live-målinger og en guidet gennemgang.
Åbn interaktivt laboratorium →