Comptonin siroama: suurin siirtymä takaisinsirotuksessa

1 · Ennusta

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

• 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.

2 · Kokoa

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.

3 · Kerää data

Kuvaa Δλ (y-akseli) siroamakulmaa θ vasten (x-akseli) kolmelle suorituksellesi. Näyttääkö se tasoittuvan lähellä 180°?

4 · Analysoi

1. Yhdelle suoritukselle laske Δλ = (h/(m_ec))(1 − cos θ). Vertaa taulukkoon. Varmenna, että θ = 180° antaa Δλ = 2h/(m_ec), suurimman mahdollisen arvon.
2. 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.

5 · Laajenna

1. 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.
2. Kohdassa θ = 0° (ei siroamista lainkaan), mitä Δλ olisi yhtä suuri? Tekeekö se fysikaalista järkeä fotonille, joka ei interagoi?

Tämän kokeen fysiikka

← Takaisin kokeeseen

138 ilmaista tulostettavaa fysiikan työarkkia