कॉम्पटन स्कैटरिंग: 90 ° पर तरंग दैर्ध्य शिफ्ट

1 · भविष्यवाणी

एक एक्स-रे फोटॉन एक मुक्त इलेक्ट्रॉन को बिखेरता है। क्या बिखरे हुए फोटॉन की तरंग दैर्ध्य बदलती है, और यदि हाँ, तो क्या बदलाव की मात्रा प्रकीर्णन कोण पर निर्भर करती है?

• प्रत्येक कोण पर तरंग दैर्ध्य बदलाव समान होता है।
• हाँ - तरंग दैर्ध्य बदलाव प्रकीर्णन कोण के साथ बढ़ता है, 180 ° (सीधे पीछे) पर अपनी अधिकतम सीमा तक पहुँच जाता है।
• बिखरे हुए फोटॉन की तरंग दैर्ध्य नहीं बदलती (शास्त्रीय तरंग प्रकीर्णन की तरह)।

2 · सेट अप

1. compton-90 प्रीसेट खोलें और रीसेट दबाएँ। घटना एक्स-रे तरंग दैर्ध्य 0.05 एनएम है।
2. wavelength-shift रीडआउट सक्षम करें।
3. प्रत्येक परीक्षण के लिए प्रकीर्णन कोण सेट करें और तरंग दैर्ध्य बदलाव रिकॉर्ड करें।

3 · डेटा एकत्रित करें

अपने तीन परीक्षणों के लिए Δλ ( y-अक्ष ) को ( 1 - cos θ) ( x-अक्ष ) के विरुद्ध प्लॉट करें। क्या रेखा मूल बिंदु से होकर सीधी जाती है?

4 · विश्लेषण करें

1. एक परीक्षण के लिए, h = 6.626×10⁻³⁴ J·s, m_e = 9.109×10⁻³¹ kg, c = 3×10⁸ m/s. का उपयोग करके Δλ = (h/(m_ec))(1 - cos θ) की गणना करें, तालिका से तुलना करें।
2. ध्यान दें Δλ घटना तरंग दैर्ध्य पर बिल्कुल भी निर्भर नहीं करता है - केवल कोण पर। बताएं कि कॉम्पटन शिफ्ट समान क्यों है, चाहे आने वाली एक्स-रे 0.05 एनएम हो या 0.5 एनएम हो।

5 · विस्तार

1. कॉम्पटन का 1923 प्रयोग ऐतिहासिक साक्ष्य था कि प्रकाश निश्चित गति वाले कणों (फोटॉन) की तरह व्यवहार करता है, न कि केवल तरंगों की तरह - एक विशुद्ध तरंग चित्र बिखरने में किसी भी तरंग दैर्ध्य बदलाव की भविष्यवाणी नहीं करता है। बताएं कि तरंगदैर्घ्य-निर्भर बदलाव को शास्त्रीय रूप से समझाना असंभव क्यों होगा।
2. स्थिरांक h/(m_ec) ≈ 2.43 pm को इलेक्ट्रॉन की कॉम्पटन तरंग दैर्ध्य कहा जाता है। बताएं कि यह प्राकृतिक आकार का पैमाना क्यों तय करता है कि एक इलेक्ट्रॉन से बिखरते समय फोटॉन की तरंग दैर्ध्य कितनी स्थानांतरित हो सकती है।

इस प्रयोग के पीछे का भौतिकी

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