Moderna fizika
Comptonovo raspršenje pri 90°
Mijenjaj θ — gledaj kako Δλ = λ_C(1 − cos θ) raste s kutom.
Comptonovo raspršenje pri 90° — interaktivna simulacija: Moderna fizika. Mijenjaj θ — gledaj kako Δλ = λ_C(1 − cos θ) raste s kutom. Besplatan virtualni laboratorij fizike u pregledniku sa SI mjerenjima u stvarnom vremenu i vođenim tutorijalom.
Comptonovo raspršenje
Mijenjaj θ — gledaj kako Δλ = λ_C(1 − cos θ) raste s kutom.
Foton rendgenskog zračenja sudara se s gotovo slobodnim elektronom u mirovanju. Raspršeni foton gubi energiju, a njegova valna duljina raste za Δλ = (h/mₑc)(1 − cos θ). Pri θ = 90° pomak iznosi Comptonovu valnu duljinu λ_C ≈ 2.43 pm. Rotiraj θ i gledaj iscrtkanu raspršenu zraku i očitanje Δλ kako rastu s kutom — izravan dokaz da fotoni nose količinu gibanja.
- Δλ = λ_C(1−cos θ)
- Količina gibanja fotona
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
Foton rendgenskog zračenja raspršuje se na slobodnom elektronu. Mijenja li se valna duljina raspršenog fotona i, ako da, ovisi li iznos pomaka o kutu raspršenja?
Predviđanja za odvagnuti
- Pomak valne duljine isti je pri svakom kutu.
- Da — pomak valne duljine raste s kutom raspršenja, dostižući maksimum pri 180° (ravno natrag).
- Valna duljina raspršenog fotona se ne mijenja (kao klasično raspršenje valova).
Uloge varijabli
Što postavljaš:
- Kut raspršenja θ (°)
Što mjeriš:
- Pomak valne duljine Δλ (pm)
Kako istraživanje teče
- Otvori postav compton-90 i pritisni Resetiraj. Upadna valna duljina rendgenskog zračenja je 0.05 nm.
- Omogući očitanje pomaka valne duljine.
- Postavi kut raspršenja za svaki pokušaj i zabilježi pomak valne duljine.
Odgovarajuća jednadžba
Formula Comptonovog raspršenja — Δλ = λ_C(1 − cos θ)
Foton raspršen na slobodnom elektronu pomiče se na dulju valnu duljinu za Δλ = (h/m_ec)(1 − cos θ), ovisno samo o kutu raspršenja θ — izravan dokaz da fotoni nose količinu gibanja poput čestica.
Što ispisivi radni list traži od učenika da izrade
- Za jedan pokušaj izračunaj Δλ = (h/(m_ec))(1 − cos θ) koristeći h = 6.626×10⁻³⁴ J·s, m_e = 9.109×10⁻³¹ kg, c = 3×10⁸ m/s. Usporedi s tablicom.
- Primijeti da Δλ uopće ne ovisi o upadnoj valnoj duljini — samo o kutu. Objasni zašto je Comptonov pomak isti bilo da je dolazno rendgensko zračenje 0.05 nm ili 0.5 nm.
Gdje se ovo pojavljuje izvan laboratorija
- Comptonov pokus iz 1923. bio je povijesni dokaz da se svjetlost ponaša kao čestice (fotoni) s određenom količinom gibanja, a ne samo kao valovi — čisto valna slika ne predviđa nikakav pomak valne duljine pri raspršenju. Objasni zašto bi pomak ovisan o valnoj duljini bio nemoguće objasniti klasično.
- Konstanta h/(m_ec) ≈ 2.43 pm zove se Comptonova valna duljina elektrona. Objasni zašto ona postavlja prirodnu ljestvicu veličine za koliko se valna duljina fotona može pomaknuti pri raspršenju na elektronu.
- 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 90
- Odaberi Comptonov postav
- Pritisni Pokreni
- Pomak valne duljine fotona
- 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 →