Dispersión Compton: una comparación de ángulos poco profundos

1 · Predecir

En ángulos de dispersión pequeños, un fotón apenas cambia de dirección. ¿Su cambio de longitud de onda también se vuelve cada vez más pequeño cuando el ángulo se acerca a cero?

• Sí, como θ → 0°, (1 − cos θ) → 0, el cambio de longitud de onda desaparece para un fotón que apenas se dispersa.
• El cambio se mantiene más o menos constante incluso en ángulos pequeños.
• En realidad, el cambio aumenta en ángulos pequeños.

2 · Configurar

1. Abra el preajuste compton-45 y presione Restablecer. La longitud de onda de los rayos X incidentes es 0.08 nm; el ángulo de dispersión se fija en 45°.
2. Habilite la lectura del cambio de longitud de onda.
3. Establezca el ángulo de dispersión para cada prueba (ángulos pequeños) 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.

4 · Analizar

1. Para una prueba, calcule Δλ = (h/(m_ec))(1 − cos θ). Compare con la tabla. Confirme que el desplazamiento se reduce a medida que θ disminuye.
2. Explique por qué un fotón casi sin desviar (θ pequeño) transfiere muy poco momento al electrón y, por lo tanto, pierde muy poca energía; de ahí el pequeño cambio de longitud de onda.

5 · Ampliar

1. A diferencia de la longitud de onda incidente de este experimento (0.08 nm, diferente de 0.05 nm de compton-90), la longitud de onda SHIFT Δλ en cualquier ángulo dado sería idéntica entre los dos experimentos. Explique por qué la fórmula de Compton hace que el desplazamiento sea independiente de la longitud de onda del fotón entrante.
2. En ángulos muy pequeños, Δλ se vuelve difícil de medir experimentalmente frente a la longitud de onda incidente (mucho mayor). Explique por qué los experimentos de dispersión Compton suelen usar rayos X de longitud de onda corta en lugar de luz visible, donde un desplazamiento ya de por sí diminuto, a escala de picómetros, sería aún menos perceptible.

La física detrás de este experimento

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