Comptoni hajumine: maksimaalne nihe tagasihajumisel

1 · Ennusta

Footon, kes hajub sirgelt tagasi (180°), annab üle kõige võimaliku impulsi elektronile, keda ta tabab. Kas see tagasihajumise juht annab suurima võimaliku Comptoni lainepikkuse nihke?

• Maksimaalne nihe juhtub mõnel teisel nurgal.
• Nihe on sama kõigil nurkadel, kaasa arvatud 180°.
• Jah — 180° tagasihajumine maksimeerib (1 − cos θ), andes suurima võimaliku lainepikkuse nihke igal nurgal.

2 · Seadista

1. Ava compton-180 eelseadistus ja vajuta Lähtesta. Sissetungiva röntgenkiirguse lainepikkus on 0,05 nm; hajumisnurk on fikseeritud 180°.
2. Lülita sisse lainepikkuse nihke näit.
3. Sea iga katse jaoks hajumisnurk (180°-le lähenevalt) ja kirjuta üles lainepikkuse nihe.

3 · Kogu andmeid

Joonista Δλ (y-telg) hajumisnurga θ (x-telg) suhtes oma kolme katse jaoks. Kas ta näeb tasanduvat 180° lähedal?

4 · Analüüsi

1. Arvuta ühes katses Δλ = (h/(m_ec))(1 − cos θ). Võrdle tabeliga. Kinnita, et θ = 180° annab Δλ = 2h/(m_ec), suurima võimaliku väärtuse.
2. Selgita (1 − cos θ) abil, miks 180° annab maksimaalse nihke: cos(180°) = −1, seega (1 − cos θ) jõuab oma suurimale võimalikule väärtusele 2 sellel nurgal.

5 · Laienda

1. Nurgal 180° pöörab footoni suuna täielikult ümber, andes üle maksimaalse võimaliku impulsi elektronile (impulsi jäävus). Selgita, miks maksimaalne impulsi ülekanne vastab maksimaalsele energiakao (ja seega maksimaalsele lainepikkuse kasvule) footoni jaoks.
2. Nurgal θ = 0° (hajumist üldse pole), mida Δλ võrduks? Kas see on füüsiliselt mõistlik footoni jaoks, kes ei interakteeru?

Selle eksperimendi füüsika

← Tagasi eksperimendi juurde

138 tasuta prinditavat füüsika töölehte