Dispersión Compton: desplazamiento máximo en retrodispersión

1 · Predecir

Un fotón que se dispersa hacia atrás (180°) transfiere el mayor momento posible al electrón que choca. ¿Este caso de retrodispersión proporciona el mayor cambio de longitud de onda Compton posible?

• El cambio máximo ocurre en algún otro ángulo.
• El cambio es el mismo en todos los ángulos, incluido 180°.
• Sí, la retrodispersión 180° maximiza (1 − cos θ), lo que proporciona el mayor desplazamiento de longitud de onda posible para cualquier ángulo.

2 · Configurar

1. Abra el preajuste compton-180 y presione Restablecer. La longitud de onda de los rayos X incidentes es 0.05 nm; el ángulo de dispersión se fija en 180°.
2. Habilite la lectura del cambio de longitud de onda.
3. Establezca el ángulo de dispersión para cada prueba (acercándose a 180°) y registre el cambio de longitud de onda.

3 · Recopilar Datos

Trace Δλ (eje y) frente al ángulo de dispersión θ (eje x) para sus tres pruebas. ¿Parece que se está estabilizando cerca de 180°?

4 · Analizar

1. Para una prueba, calcule Δλ = (h/(m_ec))(1 − cos θ). Compare con la tabla. Confirmar que θ = 180° da Δλ = 2h/(m_ec), el valor máximo posible.
2. Explique, usando (1 − cos θ), por qué 180° da el desplazamiento máximo: cos(180°) = −1, entonces (1 − cos θ) alcanza su mayor valor posible de 2 en ese ángulo.

5 · Ampliar

1. En 180°, el fotón invierte completamente su dirección, transfiriendo el máximo momento posible al electrón (conservación del momento). Explique por qué la transferencia de momento máxima corresponde a la pérdida máxima de energía (y por lo tanto al aumento máximo de longitud de onda) del fotón.
2. En θ = 0° (sin dispersión alguna), ¿a qué sería igual Δλ? ¿Tiene eso sentido físico para un fotón que no interactúa?

La física detrás de este experimento

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