Comptoni hajumine: lainepikkuse nihe 90° juures

1 · Ennusta

Röntgenfooton hajub vabalt elektronilt. Kas hajunud footoni lainepikkus muutub, ja kui jah, kas nihke suurus sõltub hajumisnurgast?

• Lainepikkuse nihe on sama igal nurgal.
• Jah — lainepikkuse nihe kasvab hajumisnurgaga, jõudes maksimumini 180° juures (otse tagasi).
• Hajunud footoni lainepikkus ei muutu (nagu klassikaline laine hajumine).

2 · Seadista

1. Ava compton-90 eelseadistus ja vajuta Lähtesta. Sissetungiva röntgenkiirguse lainepikkus on 0,05 nm.
2. Lülita sisse lainepikkuse nihke näit.
3. Sea iga katse jaoks hajumisnurk ja kirjuta üles lainepikkuse nihe.

3 · Kogu andmeid

Joonista Δλ (y-telg) (1 − cos θ) (x-telg) suhtes oma kolme katse jaoks. Kas joon on sirge läbi origo?

4 · Analüüsi

1. Arvuta ühes katses Δλ = (h/(m_ec))(1 − cos θ), kasutades h = 6.626×10⁻³⁴ J·s, m_e = 9.109×10⁻³¹ kg, c = 3×10⁸ m/s. Võrdle tabeliga.
2. Pane tähele, et Δλ ei sõltu sissetungivast lainepikkusest üldse — ainult nurgast. Selgita, miks Comptoni nihe on sama, olenemata kas sissetulev röntgen on 0,05 nm või 0,5 nm.

5 · Laienda

1. Comptoni 1923. aasta eksperiment oli ajalooline tõend, et valgus käitub osakestena (footonitena) kindla impulsiga, mitte ainult lainena — puhtalt laineline pilt ennustab hajumises lainepikkuse nihet üldse mitte. Selgita, miks lainepikkusest SÕLTUV nihe oleks olnud klassikaliselt selgitamatu.
2. Konstanti h/(m_ec) ≈ 2.43 pm kutsutakse elektroni Comptoni lainepikkuseks. Selgita, miks see seab loomuliku suuruskaala sellele, kui palju footoni lainepikkus saab elektronilt hajudes nihkuda.

Selle eksperimendi füüsika

← Tagasi eksperimendi juurde

138 tasuta prinditavat füüsika töölehte