Comptoni hajumine: madala nurga võrdlus

1 · Ennusta

Väikestel hajumisnurkadel footon vaevu muudab suunda. Kas tema lainepikkuse nihe muutub samuti kaduvaks väikseks, kui nurk nullile läheneb?

• 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.

2 · Seadista

1. Ava compton-45 eelseadistus ja vajuta Lähtesta. Sissetungiva röntgenkiirguse lainepikkus on 0,08 nm; hajumisnurk on fikseeritud 45°.
2. Lülita sisse lainepikkuse nihke näit.
3. Sea iga katse jaoks hajumisnurk (väikesed nurgad) ja kirjuta üles lainepikkuse nihe.

3 · Kogu andmeid

Joonista Δλ (y-telg) hajumisnurga θ (x-telg) suhtes oma kolme katse jaoks.

4 · Analüüsi

1. Arvuta ühes katses Δλ = (h/(m_ec))(1 − cos θ). Võrdle tabeliga. Kinnita, et nihe kahaneb, kui θ kahaneb.
2. Selgita, miks peaaegu-kallutamata footon (väike θ) annab elektronile üle väga vähe impulsit ja seetõttu kaotab väga vähe energiat — seega tillukene lainepikkuse nihe.

5 · Laienda

1. 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.
2. 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.

Selle eksperimendi füüsika

← Tagasi eksperimendi juurde

138 tasuta prinditavat füüsika töölehte