Física moderna
Dispersión Compton a 90°
Cambia θ — observa cómo Δλ = λ_C(1 − cos θ) crece con el ángulo.
Dispersión Compton a 90° — simulación interactiva de Física moderna. Cambia θ — observa cómo Δλ = λ_C(1 − cos θ) crece con el ángulo. Laboratorio virtual de física gratuito en el navegador con mediciones SI en vivo y un tutorial guiado.
Dispersión de Compton
Cambia θ: observa cómo Δλ = λ_C(1 − cos θ) crece con el ángulo.
Un fotón de rayos X choca con un electrón casi libre en reposo. El fotón dispersado pierde energía y su longitud de onda aumenta en Δλ = (h/mₑc)(1 − cos θ). A θ = 90° el corrimiento es igual a la longitud de onda de Compton λ_C ≈ 2.43 pm. Gira θ y observa cómo crecen el rayo disperso punteado y la lectura de Δλ con el ángulo — prueba directa de que los fotones llevan momento.
- Dispersión Compton Δλ = λ_C(1−cos θ)
- Momento del fotón
Resumen de la investigación
Planifica la pregunta antes de abrir el laboratorio
El resumen refleja la página prerenderizada: la pregunta guía, las predicciones contrapuestas, los roles de las variables, las leyes que rigen, la preparación y las indicaciones de análisis y extensión permanecen visibles y en este orden.
Pregunta guía
Un fotón de rayos X dispersa un electrón libre. ¿Cambia la longitud de onda del fotón dispersado y, de ser así, la cantidad de desplazamiento depende del ángulo de dispersión?
Predicciones a evaluar
- El cambio de longitud de onda es el mismo en todos los ángulos.
- Sí, el cambio de longitud de onda crece con el ángulo de dispersión, alcanzando su máximo en 180° (hacia atrás).
- La longitud de onda del fotón dispersado no cambia (como la dispersión de ondas clásica).
Roles de las variables
Lo que configuraste:
- Ángulo de dispersión θ (°)
Lo que mides:
- Desplazamiento de longitud de onda Δλ (pm)
Cómo se desarrolla la investigación
- Abra el preajuste compton-90 y presione Restablecer. La longitud de onda de los rayos X incidentes es 0.05 nm.
- Habilite la lectura del cambio de longitud de onda.
- Establezca el ángulo de dispersión para cada prueba y registre el cambio de longitud de onda.
Ecuación rectora
Fórmula de dispersión de Compton — Δλ = λ_C(1 − cos θ)
Un fotón que se dispersa por un electrón libre se desplaza a una longitud de onda más larga en Δλ = (h/m_ec)(1 − cos θ), dependiendo únicamente del ángulo de dispersión θ: evidencia directa de que los fotones transportan momento como partículas.
Lo que la hoja de trabajo imprimible les pide a los estudiantes que resuelvan
- Para una prueba, calcule Δλ = (h/(m_ec))(1 − cos θ) usando h = 6.626×10⁻³⁴ J·s, m_e = 9.109×10⁻³¹ kg, c = 2.998×10⁸ m/s. Compare con la tabla.
- Observe que Δλ no depende en absoluto de la longitud de onda incidente, solo del ángulo. Explique por qué el desplazamiento de Compton es el mismo ya sea que los rayos X entrantes sean 0.05 nm o 0.5 nm.
Dónde aparece esto más allá del laboratorio
- El experimento 1923 de Compton fue una prueba histórica de que la luz se comporta como partículas (fotones) con un momento definido, no solo como ondas: una imagen puramente ondulatoria no predice ningún cambio de longitud de onda en la dispersión. Explique por qué un cambio DEPENDIENTE del ángulo de dispersión habría sido imposible de explicar clásicamente.
- La constante h/(m_ec) ≈ 2.43 pm se llama longitud de onda Compton del electrón. Explique por qué esto establece la escala de tamaño natural de cuánto puede cambiar la longitud de onda de un fotón al dispersarse en un electrón.
- 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
- Bienvenido a Compton 90°
- Selecciona el montaje de Compton
- Pulsa Reproducir
- Desplazamiento de longitud de onda del fotón
- Abre el panel de propiedades
- ¡Lo lograste!
Abre la simulación interactiva para construir la escena, presiona Play y explora con mediciones en tiempo real y un tutorial guiado.
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