Physique moderne
Diffusion Compton à 90°
Changez θ — observez Δλ = λ_C(1 − cos θ) augmenter avec l'angle.
Diffusion Compton à 90° — simulation interactive de Physique moderne. Changez θ — observez Δλ = λ_C(1 − cos θ) augmenter avec l'angle. Laboratoire virtuel de physique gratuit dans le navigateur, avec mesures SI en direct et tutoriel guidé.
Diffusion Compton
changez θ : observez comment Δλ = λ_C(1 − cos θ) augmente avec l'angle.
changez θ : observez comment Δλ = λ_C(1 − cos θ) augmente avec l'angle.
- Diffusion Compton Δλ = λ_C(1−cos θ)
- Moment photonique
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 de rayon X diffuse un électron libre. La longueur d'onde du photon diffusé change-t-elle, et si oui, l'ampleur du décalage dépend-elle de l'angle de diffusion ?
Des pronostics à peser
- Le décalage de longueur d’onde est le même sous tous les angles.
- Oui - le décalage de longueur d'onde augmente avec l'angle de diffusion, atteignant son maximum à 180° (retour droit).
- La longueur d'onde du photon diffusé ne change pas (comme la diffusion d'onde classique).
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-90 et appuyez sur Réinitialiser. La longueur d’onde des rayons X incidents est 0.05 nm.
- Activez la lecture du décalage de longueur d’onde.
- Réglez l’angle de diffusion pour chaque essai et enregistrez le décalage de longueur d’onde.
Équation gouvernante
Formule de diffusion Compton — Δλ = λ_C(1 − cos θ)
Un photon diffusé sur un électron libre se déplace vers une longueur d'onde plus longue de Δλ = (h/m_ec)(1 − cos θ), en fonction uniquement de l'angle de diffusion θ — preuve directe que les photons transportent une impulsion comme des particules.
Ce que la feuille de travail imprimable demande aux élèves de résoudre
- Pour un essai, calculez Δλ = (h/(m_ec))(1 − cos θ) en utilisant h = 6.626×10⁻³⁴ J·s, m_e = 9.109×10⁻³¹ kg, c = 3×10⁸ m/s. Comparez avec le tableau.
- Remarquez que Δλ ne dépend pas du tout de la longueur d'onde incidente, mais uniquement de l'angle. Expliquez pourquoi le décalage Compton est le même, que le rayon X entrant soit 0.05 nm ou 0.5 nm.
Où cela apparaît au-delà du laboratoire
- L'expérience 1923 de Compton était une preuve historique que la lumière se comporte comme des particules (photons) avec une impulsion définie, et pas seulement comme des ondes - une image purement ondulatoire ne prédit aucun changement de longueur d'onde lors de la diffusion. Expliquez pourquoi un décalage DÉPENDANT de la longueur d’onde aurait été impossible à expliquer classiquement.
- La constante h/(m_ec) ≈ 2.43 pm est appelée longueur d'onde Compton de l'électron. Expliquez pourquoi cela définit l'échelle de grandeur naturelle indiquant dans quelle mesure la longueur d'onde d'un photon peut se déplacer lors de la diffusion d'un électron.
- 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 90°
- Sélectionnez le montage de Compton
- Appuyez sur Lecture
- décalage de longueur d'onde du photon
- 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 →