Moderni fysiikka

Comptonin takaisinsirotus (180°)

Kohdassa θ = 180° aallonpituuden siirtymä on suurin (2λ_C).

Comptonin takaisinsirotus (180°) – interaktiivinen Moderni fysiikka-simulaatio. Kohdassa θ = 180° aallonpituuden siirtymä on suurin (2λ_C). Ilmainen selaimessa toimiva virtuaalinen fysiikkalaboratorio, jossa on reaaliaikaiset SI-mittaukset ja opastettu tutoriaali.

Takaisinsirotus

Kohdassa θ = 180° aallonpituussiirtymä on suurin (2λ_C).

Takaisinsirotus kohdassa θ = 180° antaa suurimman Compton-siirtymän Δλ_max = 2λ_C, koska cos 180° = −1. Tuleva fotoni luovuttaa eniten liikemäärää rekyylielektronille; siroava fotoni poistuu pisimmällä aallonpituudella ja matalimmalla energialla. Vertaa tätä rajaa pienempiin kulmiin näyttämöllä.

• Δλ_max = 2λ_C
• θ = 180°

Tutkimustiivistelmä

Suunnittele kysymys ennen laboratorion avaamista

Tiivistelmä vastaa esirendattua sivua: tutkimuskysymys, kilpailevat ennusteet, muuttujien roolit, hallitsevat lait, kokoonpano sekä analyysi- ja laajennuskysymykset pysyvät näkyvissä tässä järjestyksessä.

Tutkimuskysymys

Fotoni, joka siroaa suoraan taaksepäin (180°), siirtää suurimman mahdollisen liikemäärän osumaansa elektroniin. Antaako tämä takaisinsirotustapaus suurimman mahdollisen Comptonin aallonpituussiirtymän?

Punniteltavat ennusteet

• Suurin siirtymä tapahtuu jollakin toisella kulmalla.
• Siirtymä on sama kaikilla kulmilla mukaan lukien 180°.
• Kyllä – 180° takaisinsirotus maksimoi arvon (1 − cos θ), antaen suurimman mahdollisen aallonpituussiirtymän mille tahansa kulmalle.

Muuttujien roolit

Mitä asetat:

• Siroamakulma θ (°)

Mitä mittaat:

• Aallonpituussiirtymä Δλ (pm)

Miten tutkimus etenee

1. Avaa Compton 180 -esiasetus ja paina Nollaa. Tulevan röntgensäteen aallonpituus on 0.05 nm; siroamakulma on kiinnitetty arvoon 180°.
2. Ota käyttöön aallonpituussiirtymän lukema.
3. Aseta siroamakulma jokaiselle suoritukselle (lähestyen 180°) ja kirjaa aallonpituussiirtymä.

Hallitseva yhtälö

Compton-siirtymä takaisinsirotuksessa — Δλ = λ_C(1 − cos θ)

Comptonin kaava Δλ = (h/m_ec)(1 − cos θ) on maksimoitu kohdassa θ = 180°, jossa (1 − cos θ) = 2, antaen suurimman mahdollisen aallonpituussiirtymän: Δλ_max = 2h/(m_ec) ≈ 4.85 pm.

Mitä tulostettava työarkki pyytää opiskelijoita selvittämään

• Yhdelle suoritukselle laske Δλ = (h/(m_ec))(1 − cos θ). Vertaa taulukkoon. Varmenna, että θ = 180° antaa Δλ = 2h/(m_ec), suurimman mahdollisen arvon.
• Selitä lausekkeen (1 − cos θ) avulla, miksi 180° antaa suurimman siirtymän: cos(180°) = −1, joten (1 − cos θ) saavuttaa suurimman mahdollisen arvonsa 2 tuolla kulmalla.

Missä tämä näkyy laboratorion ulkopuolella

• Kohdassa 180° fotoni kääntyy suunnan täysin, siirtäen suurimman mahdollisen liikemäärän elektroniin (liikemäärän säilyminen). Selitä, miksi suurin liikemäärän siirtyminen vastaa suurinta energiahäviötä (ja siten suurinta aallonpituuden kasvua) fotonille.
• Kohdassa θ = 0° (ei siroamista lainkaan), mitä Δλ olisi yhtä suuri? Tekeekö se fysikaalista järkeä fotonille, joka ei interagoi?

• 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

1. Tervetuloa Compton 180:een
2. Valitse Compton-järjestely
3. Paina Toista
4. Suurin Compton-siirtymä
5. Avaa Ominaisuudet-paneeli
6. Onnistuit!

Avaa interaktiivinen simulaatio rakentaaksesi kohtauksen, paina Toista ja tutki reaaliaikaisten mittausten ja opastetun tutoriaalin kanssa.

Avaa interaktiivinen laboratorio →

Lataa työarkki →

Comptonin siroama