Compton Scattering

Kapag nagbanggaan ang photon at electron, ito ay tumatalbog na parang billiard ball — nawawalan ng kaunting energy at nakakakuha ng wavelength. Higit na malaki ang anggulo ng talbog, higit na humahaba ang wavelength nito, at ang wavelength shift na iyon ay nakadepende lang sa scattering angle, hindi sa orihinal na energy ng photon o iba pang detalye ng banggaan. Ito ang isa sa mga pinakamalinaw na patunay na ang liwanag ay naglalakbay sa mga particle-like na packet na may dalang momentum.

Ang Formula

Δλ = (h / mₑc) · (1 − cos θ)

• Δλ — pagbabago sa haba ng alon (m): gaano kahaba ang wavelength ng photon pagkatapos mag-scatter
• h / mₑc — haba ng alon ni Compton (m): isang nakapirming constant na katumbas ng 2.43 picometer, itinakda ng mass ng electron
• θ — anggulo ng scattering (°): ang anggulo sa pagitan ng papasok at lumalabas na direksyon ng photon

Halimbawang Nalutas

Ang photon ay nagdi-scatter direkta sa electron sa anggulong 90 degree. Magklang shift ang wavelength nito?

• θ = 90°
• h / mₑc = 2.43 pm

1. Δλ = (h / mₑc) · (1 − cos θ)
2. Δλ = 2.43 pm · (1 − cos 90°) = 2.43 pm · 1

Δλ = 2.43 pm

Subukin ang iyong sarili

Saan Mo Ito Makikita

Sa isang X-ray image, ang Compton scatter ang bahid na blur na naiiwan ng isang X-ray photon kapag tumatalbog ito sa isang electron sa loob ng iyong katawan at dumarating sa detector mula sa maling direksyon. Ang pagsukat ni Arthur Compton noong 1923 sa humabang wavelength ng natalbog na photon ang eksperimentong nagpa-accept sa mga physicist, sa wakas, na ang photon ay isang tunay na particle.

Karaniwang Mga Pagkakamali

Ang pangunahing katotohanan: nakadepende LANG ang wavelength shift sa anggulo ng talbog — hindi sa orihinal na energy ng photon, hindi sa anumang iba pa: Δλ = 2.43 pm · (1 − cos θ). Sa 0 degree, walang nagbabago (ginagawang zero ng cos θ = 1 ang shift — halos hindi nag-scatter ang photon), samantalang ang tuwirang pagtalbog pabalik sa 180 degree ang nagbibigay ng maximum, cos θ = −1, na dinodoble ang shift sa 4.86 pm.

Paano Ito Konektado

Ipinakita ng photoelectric effect na may dalang energy ang mga photon; ipinakita ng Compton na may dalang momentum din sila — isang billiard ball na may wavelength, na tumatalbog sa mga electron ayon sa parehong mga patakaran ng banggaan gaya ng module ng mechanics. Ang natural na tanong na inihahatid nito — kung kumikilos ang mga wave na parang mga particle, kumikilos ba ang mga particle na parang mga wave? — ay mismong ang susunod na aralin.

Subukan ang interactive simulation

• Compton scattering at 90°
• Compton backscatter (180°)
• Compton scattering at 45°

Mga Kaugnay na Konsepto

• Bohr Model at Hydrogen Spectra
• Radioactive Decay at Half-Life
• Matter Wave ni de Broglie
• Uncertainty Principle
• Special Relativity: Time Dilation
• Binding na Enerhiyang Nuklear