Diffusion Compton  : décalage de longueur d'onde à 90°

1 · Prédire

Un photon de rayons X est diffusé par un électron libre.

• 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).

2 · Configurer

1. Ouvrez le préréglage compton-90 et appuyez sur Réinitialiser. La longueur d’onde des rayons X incidents est 0.05 nm.
2. Activez la lecture du décalage de longueur d’onde.
3. Réglez l’angle de diffusion pour chaque essai et enregistrez le décalage de longueur d’onde.

3 · Collecter les données

Tracez Δλ (axe y) par rapport à (1 − cos θ) (axe x) pour vos trois essais. La droite passe-t-elle directement par l’origine ?

4 · Analyser

1. 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 = 2.998×10⁸ m/s. Comparez avec le tableau.
2. 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.

5 · Approfondir

1. 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 l’angle de diffusion aurait été impossible à expliquer classiquement.
2. ...dans quelle mesure la longueur d'onde d'un photon peut être décalée lors de sa diffusion par un électron.

La physique derrière cette expérience

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