Physique moderne
Rétrodiffusion Compton (180°)
À θ = 180° le décalage de longueur d'onde est maximal (2λ_C).
Rétrodiffusion Compton (180°) — simulation interactive de Physique moderne. À θ = 180° le décalage de longueur d'onde est maximal (2λ_C). Laboratoire virtuel de physique gratuit dans le navigateur, avec mesures SI en direct et tutoriel guidé.
Rétrodiffusion
À θ = 180°, le décalage de longueur d'onde est maximal (2λ_C).
La rétrodiffusion à θ = 180° donne le décalage de Compton maximal Δλ_max = 2λ_C, car cos 180° = −1. Le photon incident cède le maximum d'impulsion à l'électron de recul ; le photon diffusé ressort avec la plus grande longueur d'onde et la plus basse énergie. Comparez cette limite à des angles plus petits sur la scène.
- Décalage maximal de Compton Δλ_max = 2λ_C
- Rétrodiffusion θ = 180°
Mémoire d'enquête
Planifiez la question avant d'ouvrir le laboratoire
Le brief reprend la page pré-rendue : question directrice, prédictions concurrentes, rôles des variables, lois directrices, préparation et consignes d’analyse et de prolongement restent visibles et dans cet ordre.
Question de conduite
Un photon qui se diffuse vers l'arrière (180°) transfère le plus d'impulsion possible à l'électron qu'il frappe. Ce cas de rétrodiffusion donne-t-il le plus grand décalage de longueur d'onde Compton possible ?
Des pronostics à peser
- Le décalage maximum se produit sous un autre angle.
- Le décalage est le même sous tous les angles, y compris 180°.
- Oui — La rétrodiffusion 180° maximise (1 − cos θ), donnant le plus grand décalage de longueur d'onde possible pour n'importe quel angle.
Rôles variables
Ce que vous définissez :
- Angle de diffusion θ (°)
Ce que vous mesurez :
- Décalage de longueur d'onde Δλ (pm)
Comment se déroule l'enquête
- Ouvrez le préréglage compton-180 et appuyez sur Réinitialiser. La longueur d'onde des rayons X incidents est 0.05 nm ; l'angle de diffusion est fixé à 180°.
- Activez la lecture du décalage de longueur d’onde.
- Réglez l’angle de diffusion pour chaque essai (approchant 180°) et enregistrez le décalage de longueur d’onde.
Équation gouvernante
Compton Shift à la rétrodiffusion — Δλ = λ_C(1 − cos θ)
La formule de Compton Δλ = (h/m_ec)(1 − cos θ) est maximisée à θ = 180°, où (1 − cos θ) = 2, donnant le plus grand décalage de longueur d'onde possible : Δλ_max = 2h/(m_ec) ≈ 4.85 pm.
Ce que la feuille de travail imprimable demande aux élèves de résoudre
- Pour un essai, calculez Δλ = (h/(m_ec))(1 − cos θ). Comparez avec le tableau. Confirmer θ = 180° donne Δλ = 2h/(m_ec), la valeur maximale possible.
- Expliquez, en utilisant (1 − cos θ), pourquoi 180° donne le décalage maximum : cos(180°) = −1, donc (1 − cos θ) atteint sa plus grande valeur possible de 2 à cet angle.
Où cela apparaît au-delà du laboratoire
- À 180°, le photon inverse complètement sa direction, transférant l'impulsion maximale possible à l'électron (conservation de l'impulsion). Expliquez pourquoi le transfert d'impulsion maximal correspond à une perte d'énergie maximale (et donc à une augmentation maximale de la longueur d'onde) pour le photon.
- À θ = 0° (aucune diffusion du tout), à quoi serait égal Δλ ? Cela a-t-il un sens physique pour un photon qui n'interagit pas ?
- 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
- Bienvenue dans Compton 180°
- Sélectionnez le montage de Compton
- Appuyez sur Lecture
- Décalage Compton maximal
- Ouvrez l'Inspecteur
- Bravo !
Ouvrez la simulation interactive pour construire la scène, appuyez sur Lecture et explorez avec des mesures en direct et un tutoriel guidé.
Ouvrir le laboratoire interactif →
Télécharger la fiche de laboratoire →