Moderne Physik
Compton-Streuung bei 90°
θ ändern — beobachte Δλ = λ_C(1 − cos θ) mit Winkel wachsen.
Compton-Streuung bei 90° — interaktive Moderne Physik-Simulation. θ ändern — beobachte Δλ = λ_C(1 − cos θ) mit Winkel wachsen. Kostenloses browserbasiertes virtuelles Physiklabor mit Live-SI-Messwerten und geführtem Tutorial.
Compton-Streuung
Ändere θ — beobachte, wie Δλ = λ_C(1 − cos θ) mit dem Winkel wächst.
Ändere θ — beobachte, wie Δλ = λ_C(1 − cos θ) mit dem Winkel wächst.
- Δλ = λ_C(1−cos θ)
- Photonenimpuls
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
Ein Röntgenphoton streut an einem freien Elektron. Ändert sich die Wellenlänge des gestreuten Photons und wenn ja, hängt das Ausmaß der Verschiebung vom Streuwinkel ab?
Vorhersagen zum Abwägen
- Die Wellenlängenverschiebung ist in jedem Winkel gleich.
- Ja – die Wellenlängenverschiebung wächst mit dem Streuwinkel und erreicht ihr Maximum bei 180° (gerade zurück).
- Die Wellenlänge des gestreuten Photons ändert sich nicht (wie bei der klassischen Wellenstreuung).
Variable Rollen
Was Sie eingestellt haben:
- Streuwinkel θ (°)
Was Sie messen:
- Wellenlängenverschiebung Δλ (pm)
Wie die Untersuchung abläuft
- Öffnen Sie das Compton-90-Preset und drücken Sie Zurücksetzen. Die einfallende Röntgenwellenlänge beträgt 0.05 nm.
- Aktivieren Sie die Anzeige der Wellenlängenverschiebung.
- Stellen Sie den Streuwinkel für jeden Versuch ein und zeichnen Sie die Wellenlängenverschiebung auf.
Maßgebende Gleichung
Compton-Streuformel — Δλ = λ_C(1 − cos θ)
Ein Photon, das an einem freien Elektron gestreut wird, verschiebt sich zu einer längeren Wellenlänge um Δλ = (h/m_ec)(1 − cos θ), abhängig nur vom Streuwinkel θ – ein direkter Beweis dafür, dass Photonen wie Teilchen Impulse tragen.
Was die Schüler auf dem druckbaren Arbeitsblatt erarbeiten müssen
- Berechnen Sie für einen Versuch Δλ = (h/(m_ec))(1 − cos θ) mit h = 6.626×10⁻³⁴ J·s, m_e = 9.109×10⁻³¹ kg, c = 3×10⁸ m/s. Vergleichen Sie mit der Tabelle.
- Beachten Sie, dass Δλ überhaupt nicht von der einfallenden Wellenlänge abhängt, sondern nur vom Winkel. Erklären Sie, warum die Compton-Verschiebung gleich ist, unabhängig davon, ob die einfallende Röntgenstrahlung 0.05 nm oder 0.5 nm ist.
Wo dies außerhalb des Labors sichtbar wird
- Comptons Experiment von 1923 war ein historischer Beweis dafür, dass sich Licht wie Teilchen (Photonen) mit einem bestimmten Impuls und nicht nur wie Wellen verhält – ein reines Wellenbild sagt keinerlei Wellenlängenverschiebung bei der Streuung voraus. Erklären Sie, warum eine wellenlängenabhängige Verschiebung auf klassische Weise nicht zu erklären gewesen wäre.
- Die Konstante h/(m_ec) ≈ 2.43 pm wird Compton-Wellenlänge des Elektrons genannt. Erklären Sie, warum dies die natürliche Größenskala dafür festlegt, um wie viel sich die Wellenlänge eines Photons verschieben kann, wenn es an einem Elektron gestreut wird.
- 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 90°
- Compton-Aufbau auswählen
- Abspielen drücken
- Photonenwellenlängenverschiebung
- 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.