Moderna fizika
Comptonovo raspršenje pri 45°
Srednji kut — energija raspršenog fotona umjereno pada.
Comptonovo raspršenje pri 45° — interaktivna simulacija: Moderna fizika. Srednji kut — energija raspršenog fotona umjereno pada. Besplatan virtualni laboratorij fizike u pregledniku sa SI mjerenjima u stvarnom vremenu i vođenim tutorijalom.
Comptonov kut
Srednji kut — energija raspršenog fotona umjereno pada.
Pri srednjim kutovima pomak valne duljine Δλ = λ_C(1 − cos θ) leži između 0 i 2λ_C. Energija i količina gibanja dijele se između raspršenog fotona i elektrona odskoka; nijedna čestica nije u mirovanju nakon sudara. Koristi θ = 45° kao most između graničnih slučajeva.
- Δλ = λ_C(1−cos θ)
- Pomak energije
Sažetak istraživanja
Isplaniraj pitanje prije nego otvoriš laboratorij
Sažetak odražava unaprijed prikazanu stranicu: središnje pitanje, suprotstavljena predviđanja, uloge varijabli, odgovarajući zakoni, postava, analiza i poticaji za proširenje ostaju vidljivi i u ovom redoslijedu.
Središnje pitanje
Pri malim kutovima raspršenja, foton jedva mijenja smjer. Postaje li i njegov pomak valne duljine zanemarivo malim kako kut teži nuli?
Predviđanja za odvagnuti
- Da — kako θ → 0°, (1 − cos θ) → 0, pa pomak valne duljine iščezava za foton koji se jedva raspršuje.
- Pomak ostaje približno stalan čak i pri malim kutovima.
- Pomak zapravo raste pri malim kutovima.
Uloge varijabli
Što postavljaš:
- Kut raspršenja θ (°)
Što mjeriš:
- Pomak valne duljine Δλ (pm)
Kako istraživanje teče
- Otvori postav compton-45 i pritisni Resetiraj. Upadna valna duljina rendgenskog zračenja je 0.08 nm; kut raspršenja fiksiran je na 45°.
- Omogući očitanje pomaka valne duljine.
- Postavi kut raspršenja za svaki pokušaj (mali kutovi) i zabilježi pomak valne duljine.
Odgovarajuća jednadžba
Comptonov pomak pri malim kutovima — Δλ = λ_C(1 − cos θ)
Kako θ → 0°, (1 − cos θ) → 0, pa Δλ → 0: foton koji jedva mijenja smjer jedva gubi energiju, u skladu s očuvanjem količine gibanja za gotovo ne-poremećen sudar.
Što ispisivi radni list traži od učenika da izrade
- Za jedan pokušaj izračunaj Δλ = (h/(m_ec))(1 − cos θ). Usporedi s tablicom. Potvrdi da se pomak smanjuje kako θ pada.
- Objasni zašto gotovo ne-skršen foton (mali θ) predaje vrlo malo količine gibanja elektronu, a time gubi vrlo malo energije — otuda sitni pomak valne duljine.
Gdje se ovo pojavljuje izvan laboratorija
- Za razliku od upadne valne duljine ovog pokusa (0.08 nm, drugačije od 0.05 nm u compton-90), pomak valne duljine Δλ pri bilo kojem danom kutu bio bi identičan između dva pokusa. Objasni zašto Comptonova formula čini pomak neovisnim o valnoj duljini dolaznog fotona.
- Pri vrlo malim kutovima, Δλ postaje teško mjerljiv eksperimentalno naspram (mnogo veće) upadne valne duljine. Objasni zašto pokusi Comptonovog raspršenja tipično koriste kratkovalno rendgensko zračenje umjesto vidljive svjetlosti, gdje bi već sitni pomak reda pikometra bio još manje uočljiv.
- 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
- Dobro došli u Compton 45
- Odaberi Comptonov postav
- Pritisni Pokreni
- Kut određuje gubitak energije
- Otvori ploču Svojstva
- Uspjelo ti je!
Otvori interaktivnu simulaciju za izgradnju scene, pritisni Pokreni i istražuj s mjerenjima u stvarnom vremenu i vođenim tutorijalom.
Otvori interaktivni laboratorij →