कॉम्पटन स्कैटरिंग: एक उथला-कोण तुलना

1 · भविष्यवाणी

छोटे प्रकीर्णन कोणों पर, एक फोटॉन मुश्किल से दिशा बदलता है। जैसे-जैसे कोण शून्य के करीब पहुंचता है, क्या इसकी तरंग दैर्ध्य शिफ्ट भी गायब हो जाती है?

• हाँ - जैसे θ → 0 °, ( 1 − cos θ) → 0 , इसलिए तरंग दैर्ध्य बदलाव एक फोटॉन के लिए गायब हो जाता है जो मुश्किल से बिखरता है।
• छोटे कोणों पर भी बदलाव लगभग स्थिर रहता है।
• बदलाव वास्तव में छोटे कोणों पर बड़ा होता जाता है।

2 · सेट अप

1. compton-45 प्रीसेट खोलें और रीसेट दबाएँ। घटना एक्स-रे तरंग दैर्ध्य 0.08 एनएम है; प्रकीर्णन कोण 45° पर निश्चित है।
2. wavelength-shift रीडआउट सक्षम करें।
3. प्रत्येक परीक्षण (छोटे कोण) के लिए प्रकीर्णन कोण सेट करें 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।

4 · विश्लेषण करें

1. एक परीक्षण के लिए, Δλ = (h/(m_ec))(1 - cos θ). की गणना तालिका से करें। पुष्टि करें कि θ घटने पर शिफ्ट सिकुड़ती है।
2. बताएं कि क्यों एक nearly-undeflected फोटॉन (छोटा θ) इलेक्ट्रॉन में बहुत कम गति स्थानांतरित करता है, और इसलिए बहुत कम ऊर्जा खोता है - इसलिए छोटी तरंग दैर्ध्य बदलाव होता है।

5 · विस्तार

1. इस प्रयोग की घटना तरंग दैर्ध्य (0.08 एनएम, compton-90 के 0.05 एनएम से भिन्न) के विपरीत, किसी भी कोण पर तरंग दैर्ध्य SHIFT Δλ दोनों प्रयोगों के बीच समान होगी। बताएं कि क्यों कॉम्पटन सूत्र आने वाले फोटॉन की तरंग दैर्ध्य से बदलाव को स्वतंत्र बनाता है।
2. बहुत छोटे कोणों पर, Δλ को (बहुत बड़े) घटना तरंग दैर्ध्य के विरुद्ध प्रयोगात्मक रूप से मापना कठिन हो जाता है। बताएं कि क्यों कॉम्पटन प्रकीर्णन प्रयोग आम तौर पर दृश्य प्रकाश के बजाय short-wavelength एक्स-रे का उपयोग करते हैं, जहाँ already-tiny picometer-scale बदलाव और भी कम ध्यान देने योग्य होगा।

इस प्रयोग के पीछे का भौतिकी

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