Comptonin siroama: matalakulmainen vertailu

1 · Ennusta

Pienillä siroamakulmilla fotoni muuttaa suuntaansa tuskin lainkaan. Pieneneekö sen aallonpituussiirtymä myös häviäväni pieneksi, kun kulma lähestyy nollaa?

• Kyllä – kun θ → 0°, (1 − cos θ) → 0, joten aallonpituussiirtymä häviää fotonille, joka siroaa tuskin lainkaan.
• Siirtymä pysyy suunnilleen vakiointa myös pienillä kulmilla.
• Siirtymä oikeastaan kasvaa suuremmaksi pienillä kulmilla.

2 · Kokoa

1. Avaa Compton 45 -esiasetus ja paina Nollaa. Tulevan röntgensäteen aallonpituus on 0.08 nm; siroamakulma on kiinnitetty arvoon 45°.
2. Ota käyttöön aallonpituussiirtymän lukema.
3. Aseta siroamakulma jokaiselle suoritukselle (pienet kulmat) ja kirjaa aallonpituussiirtymä.

3 · Kerää data

Kuvaa Δλ (y-akseli) siroamakulmaa θ vasten (x-akseli) kolmelle suorituksellesi.

4 · Analysoi

1. Yhdelle suoritukselle laske Δλ = (h/(m_ec))(1 − cos θ). Vertaa taulukkoon. Varmenna, että siirtymä pienenee θ:n lasketessa.
2. Selitä, miksi lähes poikkeuttamaton fotoni (pieni θ) siirtää hyvin vähän liikemäärää elektroniin ja menettää siksi hyvin vähän energiaa – tästä syystä pieni aallonpituussiirtymä.

5 · Laajenna

1. Toisin kuin tämän kokeen tuleva aallonpituus (0.08 nm, eri kuin compton-90:n 0.05 nm), aallonpituusSIIRTYMÄ Δλ annetulla kulmalla olisi identtinen kokeiden välillä. Selitä, miksi Comptonin kaava tekee siirtymästä riippumattoman saapuvan fotonin aallonpituudesta.
2. Erittäin pienillä kulmilla Δλ:stä tulee vaikea mitata kokeellisesti (paljon suuremman) tulevan aallonpituuden suhteen. Selitä, miksi Comptonin siroamakokeet käyttävät tyypillisesti lyhytaaltoisia röntgensäteitä näkyvän valon sijaan, joissa jo pieni pikometriluokan siirtymä olisi vielä vähemmän havaittavissa.

Tämän kokeen fysiikka

← Takaisin kokeeseen

138 ilmaista tulostettavaa fysiikan työarkkia