कॉम्पटन स्कैटरिंग: बैकस्कैटर पर अधिकतम बदलाव

1 · भविष्यवाणी

एक फोटॉन जो सीधे पीछे की ओर बिखरता है (180 °) वह जिस इलेक्ट्रॉन से टकराता है, उसमें अधिकतम संभव गति स्थानांतरित करता है। क्या यह बैकस्कैटर केस सबसे बड़ा संभावित कॉम्पटन तरंगदैर्घ्य बदलाव देता है?

• अधिकतम बदलाव किसी अन्य कोण पर होता है।
• 180° सहित सभी कोणों पर बदलाव समान है।
• हाँ — 180° बैकस्कैटर (1 − cos θ) को अधिकतम करता है, जिससे किसी भी कोण के लिए सबसे बड़ा संभव तरंगदैर्घ्य बदलाव मिलता है।

2 · सेट अप

1. compton-180 प्रीसेट खोलें और रीसेट दबाएँ। घटना एक्स-रे तरंग दैर्ध्य 0.05 एनएम है; प्रकीर्णन कोण 180° पर निश्चित है।
2. wavelength-shift रीडआउट सक्षम करें।
3. प्रत्येक परीक्षण के लिए प्रकीर्णन कोण सेट करें (180 ° के निकट) और तरंग दैर्ध्य बदलाव रिकॉर्ड करें।

3 · डेटा एकत्रित करें

अपने तीन परीक्षणों के लिए प्रकीर्णन कोण θ (x-अक्ष) के विरुद्ध Δλ (y-अक्ष) प्लॉट करें। क्या ऐसा लगता है कि यह 180° के निकट समतल हो रहा है?

4 · विश्लेषण करें

1. एक परीक्षण के लिए, Δλ = (h/(m_ec))(1 − cos θ) की गणना तालिका से करें। पुष्टि करें कि θ = 180° पर Δλ = 2h/(m_ec) होता है — अधिकतम संभव मान।
2. (1 - cos θ), का उपयोग करके समझाएं कि 180 ° अधिकतम बदलाव क्यों देता है: cos(180 °) = - 1, इसलिए (1 - cos θ) उस कोण पर 2 के अपने सबसे बड़े संभावित मूल्य तक पहुंचता है।

5 · विस्तार

1. 180 ° पर, फोटॉन दिशा को पूरी तरह से उलट देता है, अधिकतम संभव गति को इलेक्ट्रॉन में स्थानांतरित करता है (संवेग का संरक्षण)। बताएं कि क्यों अधिकतम संवेग स्थानांतरण फोटॉन के लिए अधिकतम ऊर्जा हानि (और इसलिए अधिकतम तरंग दैर्ध्य वृद्धि) से मेल खाता है।
2. θ = 0 ° (बिल्कुल भी प्रकीर्णन नहीं) पर, Δλ किसके बराबर होगा? क्या यह उस फोटॉन के लिए भौतिक अर्थ रखता है जो परस्पर क्रिया नहीं करता है?

इस प्रयोग के पीछे का भौतिकी

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