Σκέδαση Compton: Μέγιστη μετατόπιση στην οπίσθια σκέδαση

1 · Πρόβλεψε

Φωτόνιο που σκεδάζεται ευθεία προς τα πίσω (180°) μεταφέρει τη μέγιστη δυνατή ορμή στο ηλεκτρόνιο που χτυπά. Δίνει αυτή η περίπτωση οπίσθιας σκέδασης τη μεγαλύτερη δυνατή μετατόπιση μήκους κύματος Compton;

• Η μέγιστη μετατόπιση συμβαίνει σε κάποια άλλη γωνία.
• Η μετατόπιση είναι ίδια σε όλες τις γωνίες συμπεριλαμβανομένων των 180°.
• Ναι — η οπίσθια σκέδαση 180° μεγιστοποιεί το (1 − cos θ), δίνοντας τη μεγαλύτερη δυνατή μετατόπιση μήκους κύματος για οποιαδήποτε γωνία.

2 · Διάταξη

1. Άνοιξε την προεπιλογή compton-180 και πάτησε Επαναφορά. Το μήκος κύματος προσπίπτοντος ακτίνων Χ είναι 0.05 nm· η γωνία σκέδασης είναι σταθερή στα 180°.
2. Ενεργοποίησε την ένδειξη μετατόπισης μήκους κύματος.
3. Ρύθμισε τη γωνία σκέδασης για κάθε δοκιμή (πλησιάζοντας τις 180°) και κατέγραψε τη μετατόπιση μήκους κύματος.

3 · Συλλογή Δεδομένων

Χαράξε το Δλ (άξονας y) έναντι της γωνίας σκέδασης θ (άξονας x) για τις τρεις δοκιμές σου. Μοιάζει να εξομαλύνεται κοντά στις 180°;

4 · Ανάλυση

1. Για μία δοκιμή, υπολόγισε Δλ = (h/(m_ec))(1 − cos θ). Σύγκρινε με τον πίνακα. Επιβεβαίωσε ότι θ = 180° δίνει Δλ = 2h/(m_ec), τη μέγιστη δυνατή τιμή.
2. Εξήγησε, χρησιμοποιώντας το (1 − cos θ), γιατί οι 180° δίνουν τη μέγιστη μετατόπιση: cos(180°) = −1, ώστε το (1 − cos θ) φτάνει τη μεγαλύτερη δυνατή τιμή του, 2, σε εκείνη τη γωνία.

5 · Επέκταση

1. Στις 180°, το φωτόνιο αντιστρέφει εντελώς τη διεύθυνσή του, μεταφέροντας τη μέγιστη δυνατή ορμή στο ηλεκτρόνιο (διατήρηση ορμής). Εξήγησε γιατί μέγιστη μεταφορά ορμής αντιστοιχεί σε μέγιστη απώλεια ενέργειας (και άρα μέγιστη αύξηση μήκους κύματος) για το φωτόνιο.
2. Στο θ = 0° (καμία σκέδαση καθόλου), σε τι θα ισούτο το Δλ; Έχει αυτό φυσική λογική για φωτόνιο που δεν αλληλεπιδρά;

Η Φυσική Πίσω από Αυτό το Πείραμα

← Πίσω στο πείραμα

138 δωρεάν εκτυπώσιμα φύλλα εργασίας φυσικής