Moderne Physik
Compton-Streuung bei 45°
Mittlerer Winkel — Energie des gestreuten Photons sinkt moderat.
Compton-Streuung bei 45° — interaktive Moderne Physik-Simulation. Mittlerer Winkel — Energie des gestreuten Photons sinkt moderat. Kostenloses browserbasiertes virtuelles Physiklabor mit Live-SI-Messwerten und geführtem Tutorial.
Compton-Winkel
Mittlerer Winkel — die Energie des gestreuten Photons sinkt moderat.
Mittlerer Winkel — die Energie des gestreuten Photons sinkt moderat.
- Δλ = λ_C(1−cos θ)
- Energieverschiebung
Untersuchungsbericht
Planen Sie die Frage, bevor Sie das Labor öffnen
Das Briefing entspricht der vorgerenderten Seite: Leitfrage, konkurrierende Vorhersagen, Variablenrollen, maßgebliche Gesetze, Aufbau sowie Analyse- und Erweiterungsaufgaben bleiben sichtbar und in dieser Reihenfolge.
Fahrfrage
Bei kleinen Streuwinkeln ändert ein Photon kaum seine Richtung. Wird seine Wellenlängenverschiebung auch verschwindend klein, wenn der Winkel gegen Null geht?
Vorhersagen zum Abwägen
- Ja – als θ → 0°, (1 − cos θ) → 0, also verschwindet die Wellenlängenverschiebung für ein Photon, das kaum streut.
- Auch bei kleinen Winkeln bleibt die Verschiebung annähernd konstant.
- Bei kleinen Winkeln wird die Verschiebung tatsächlich größer.
Variable Rollen
Was Sie eingestellt haben:
- Streuwinkel θ (°)
Was Sie messen:
- Wellenlängenverschiebung Δλ (pm)
Wie die Untersuchung abläuft
- Öffnen Sie das Compton-45-Preset und drücken Sie Zurücksetzen. Die einfallende Röntgenwellenlänge beträgt 0.08 nm; der Streuwinkel ist auf 45° festgelegt.
- Aktivieren Sie die Anzeige der Wellenlängenverschiebung.
- Stellen Sie den Streuwinkel für jeden Versuch ein (kleine Winkel) und zeichnen Sie die Wellenlängenverschiebung auf.
Maßgebende Gleichung
Compton-Verschiebung bei kleinen Winkeln — Δλ = λ_C(1 − cos θ)
Da θ → 0°, (1 − cos θ) → 0, also Δλ → 0: Ein Photon, das kaum seine Richtung ändert, verliert kaum Energie, was mit der Impulserhaltung für eine nahezu ungestörte Kollision vereinbar ist.
Was die Schüler auf dem druckbaren Arbeitsblatt erarbeiten müssen
- Berechnen Sie für einen Versuch Δλ = (h/(m_ec))(1 − cos θ). Vergleichen Sie mit der Tabelle. Bestätigen Sie, dass die Verschiebung kleiner wird, wenn θ abnimmt.
- Erklären Sie, warum ein nahezu nicht abgelenktes Photon (kleines θ) nur sehr wenig Impuls auf das Elektron überträgt und daher sehr wenig Energie verliert – daher die winzige Wellenlängenverschiebung.
Wo dies außerhalb des Labors sichtbar wird
- Im Gegensatz zur einfallenden Wellenlänge dieses Experiments (0.08 nm, anders als 0.05 nm von compton-90) wäre die Wellenlängenverschiebung Δλ bei jedem gegebenen Winkel zwischen den beiden Experimenten identisch. Erklären Sie, warum die Compton-Formel die Verschiebung unabhängig von der Wellenlänge des einfallenden Photons macht.
- Bei sehr kleinen Winkeln wird Δλ experimentell schwer gegenüber der (viel größeren) einfallenden Wellenlänge messbar. Erklären Sie, warum Compton-Streuexperimente typischerweise kurzwellige Röntgenstrahlen statt sichtbares Licht verwenden, bei dem eine ohnehin winzige Verschiebung im Pikometerbereich noch weniger auffallen würde.
- 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
- Willkommen bei Compton 45°
- Compton-Aufbau auswählen
- Abspielen drücken
- Winkel bestimmt Energieverlust
- Inspektor öffnen
- Geschafft!
Öffnen Sie die interaktive Simulation, um die Szene aufzubauen, drücken Sie auf Play und erkunden Sie sie mit Live-Messungen und einem geführten Tutorial.