Nüüdisaegne füüsika
Comptoni hajumine 45° juures
Vahenurk — hajunud footoni energia langeb mõõdukalt.
Comptoni hajumine 45° juures — interaktiivne Nüüdisaegne füüsika simulatsioon. Vahenurk — hajunud footoni energia langeb mõõdukalt. Tasuta veebilehitseja virtuaalne füüsikalabor elavate SI mõõtmiste ja juhendatud õpetusega.
Comptoni nurk
Vahenurk — hajunud footoni energia langeb mõõdukalt.
Vahenurkadel jääb lainepikkuse nihe Δλ = λ_C(1 − cos θ) vahemikku 0 kuni 2λ_C. Energia ja impulss jagunevad hajunud footoni ja tagasilööva elektroni vahel; kumbki osake pole pärast kokkupõrget paigal. Kasuta θ = 45° sillana põiksuunalise ja tagasihajumise piiride vahel.
- Δλ = λ_C(1−cos θ)
- Energia nihe
Uurimise kokkuvõte
Planeeri küsimus enne labori avamist
Kokkuvõte peegeldab eelrenderdatud lehte: juhtküsimus, konkureerivad ennustused, muutujate rollid, juhtivad seadused, seadistus, analüüs ja laiendusärgitused jäävad nähtavale ja selles järjekorras.
Juhtküsimus
Väikestel hajumisnurkadel footon vaevu muudab suunda. Kas tema lainepikkuse nihe muutub samuti kaduvaks väikseks, kui nurk nullile läheneb?
Kaalutavad ennustused
- Jah — kui θ → 0°, siis (1 − cos θ) → 0, seega lainepikkuse nihe kaob footoni jaoks, kes vaevu hajub.
- Nihe püsib umbes konstantsena isegi väikestel nurkadel.
- Nihe kasvab tegelikult suuremaks väikestel nurkadel.
Muutujate rollid
Mida sina sead:
- Hajumisnurk θ (°)
Mida sa mõõdad:
- Lainepikkuse nihe Δλ (pm)
Kuidas uurimustöö käib
- Ava compton-45 eelseadistus ja vajuta Lähtesta. Sissetungiva röntgenkiirguse lainepikkus on 0,08 nm; hajumisnurk on fikseeritud 45°.
- Lülita sisse lainepikkuse nihke näit.
- Sea iga katse jaoks hajumisnurk (väikesed nurgad) ja kirjuta üles lainepikkuse nihe.
Juhtiv võrrand
Comptoni nihe väikestel nurkadel — Δλ = λ_C(1 − cos θ)
Kui θ → 0°, siis (1 − cos θ) → 0, seega Δλ → 0: footon, kes vaevu muudab suunda, kaotab vaevu energiat, kooskõlas impulsi jäävusega peaaegu-puutumata põrke jaoks.
Mida prinditav tööleht õpilastelt välja küsib
- Arvuta ühes katses Δλ = (h/(m_ec))(1 − cos θ). Võrdle tabeliga. Kinnita, et nihe kahaneb, kui θ kahaneb.
- Selgita, miks peaaegu-kallutamata footon (väike θ) annab elektronile üle väga vähe impulsit ja seetõttu kaotab väga vähe energiat — seega tillukene lainepikkuse nihe.
Kus see laborist kaugemale ilmneb
- Erinevalt selle eksperimendi sissetungivast lainepikkusest (0,08 nm, erinev kui compton-90 oma 0,05 nm) oleks lainepikkuse NIHE Δλ igal antud nurgal kahe eksperimendi vahel identne. Selgita, miks Comptoni valem teeb nihke sissetuleva footoni lainepikkusest sõltumatuks.
- Väga väikestel nurkadel muutub Δλ eksperimentaalselt raskesti mõõdetavaks (palju suurema) sissetungiva lainepikkuse taustal. Selgita, miks Comptoni hajumise katsed kasutavad tavaliselt lühilainelist röntgenit pigem kui nähtavat valgust, kus juba nii tillukene pikomeetriskaala nihe oleks veel vähem märgatav.
- 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
- Tere tulemast Compton 45 juurde
- Vali Comptoni seadistus
- Vajuta Esita
- Nurk määrab energiakao
- Ava Omaduste paneel
- Said hakkama!
Ava interaktiivne simulatsioon, et stseen ehitada, Esita vajutada ja uurida elavate mõõtmiste ning juhendatud õpetusega.