Σκέδαση Compton: Σύγκριση ρηχής γωνίας

1 · Πρόβλεψε

Σε μικρές γωνίες σκέδασης, ένα φωτόνιο αλλάζει barely διεύθυνση. Η μετατόπιση μήκους κύματός του γίνεται επίσης αμελητέα μικρή καθώς η γωνία πλησιάζει το μηδέν;

• Ναι — καθώς θ → 0°, το (1 − cos θ) → 0, ώστε η μετατόπιση μήκους κύματος εξαφανίζεται για φωτόνιο που σκεδάζεται barely.
• Η μετατόπιση μένει περίπου σταθερή ακόμη και σε μικρές γωνίες.
• Η μετατόπιση στην πραγματικότητα μεγαλώνει σε μικρές γωνίες.

2 · Διάταξη

1. Άνοιξε την προεπιλογή compton-45 και πάτησε Επαναφορά. Το μήκος κύματος προσπίπτοντος ακτίνων Χ είναι 0.08 nm· η γωνία σκέδασης είναι σταθερή στις 45°.
2. Ενεργοποίησε την ένδειξη μετατόπισης μήκους κύματος.
3. Ρύθμισε τη γωνία σκέδασης για κάθε δοκιμή (μικρές γωνίες) 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.

4 · Ανάλυση

1. Για μία δοκιμή, υπολόγισε Δλ = (h/(m_ec))(1 − cos θ). Σύγκρινε με τον πίνακα. Επιβεβαίωσε ότι η μετατόπιση συρρικνώνεται καθώς το θ μειώνεται.
2. Εξήγησε γιατί σχεδόν-απόκλων φωτόνιο (μικρό θ) μεταφέρει πολύ λίγη ορμή στο ηλεκτρόνιο, και συνεπώς χάνει πολύ λίγη ενέργεια — άρα η μικροσκοπική μετατόπιση μήκους κύματος.

5 · Επέκταση

1. Σε αντίθεση με το μήκος κύματος πρόσπτωσης αυτού του πειράματος (0.08 nm, διαφορετικό από τα 0.05 nm του compton-90), η ΜΕΤΑΤΟΠΙΣΗ μήκους κύματος Δλ σε οποιαδήποτε δεδομένη γωνία θα ήταν πανομοιότυπη μεταξύ των δύο πειραμάτων. Εξήγησε γιατί ο τύπος Compton κάνει τη μετατόπιση ανεξάρτητη του μήκους κύματος του εισερχόμενου φωτονίου.
2. Σε πολύ μικρές γωνίες, το Δλ γίνεται δύσκολο να μετρηθεί πειραματικά έναντι του (πολύ μεγαλύτερου) μήκους κύματος πρόσπτωσης. Εξήγησε γιατί τα πειράματα σκέδασης Compton τυπικά χρησιμοποιούν μικρού μήκους κύματος ακτίνες Χ αντί για ορατό φως, όπου μια ήδη μικροσκοπική κλίμακας πικομέτρου μετατόπιση θα ήταν ακόμη λιγότερο αισθητή.

Η Φυσική Πίσω από Αυτό το Πείραμα

← Πίσω στο πείραμα

138 δωρεάν εκτυπώσιμα φύλλα εργασίας φυσικής