Comptonovo raspršenje: maksimalni pomak pri povratnom raspršenju

1 · Predviđanje

Foton koji se raspršuje ravno unatrag (180°) predaje najviše moguće količine gibanja elektronu koji pogodi. Daje li ovaj slučaj povratnog raspršenja najveći mogući Comptonov pomak valne duljine?

• Maksimalni pomak događa se pri nekom drugom kutu.
• Pomak je isti pri svim kutovima uključujući 180°.
• Da — povratno raspršenje od 180° maksimizira (1 − cos θ), dajući najveći mogući pomak valne duljine za bilo koji kut.

2 · Postava

1. Otvori postav compton-180 i pritisni Resetiraj. Upadna valna duljina rendgenskog zračenja je 0.05 nm; kut raspršenja fiksiran je na 180°.
2. Omogući očitanje pomaka valne duljine.
3. Postavi kut raspršenja za svaki pokušaj (približavajući 180°) i zabilježi pomak valne duljine.

3 · Prikupljanje podataka

Nacrtaj Δλ (y-os) naspram kuta raspršenja θ (x-os) za svoja tri pokušaja. Izgleda li kao da se izravava blizu 180°?

4 · Analiza

1. Za jedan pokušaj izračunaj Δλ = (h/(m_ec))(1 − cos θ). Usporedi s tablicom. Potvrdi da θ = 180° daje Δλ = 2h/(m_ec), maksimalnu moguću vrijednost.
2. Objasni, koristeći (1 − cos θ), zašto 180° daje maksimalni pomak: cos(180°) = −1, pa (1 − cos θ) dostiže svoju najveću moguću vrijednost 2 pri tom kutu.

5 · Proširenje

1. Pri 180°, foton potpuno preokreće smjer, predajući maksimalnu moguću količinu gibanja elektronu (očuvanje količine gibanja). Objasni zašto maksimalni prijenos količine gibanja odgovara maksimalnom gubitku energije (a time maksimalnom porastu valne duljine) za foton.
2. Pri θ = 0° (nema raspršenja), koliki bi bio Δλ? Ima li to fizičkog smisla za foton koji ne interagira?

Fizika iza ovog pokusa

← Natrag na pokus

138 besplatnih radnih listova iz fizike za ispis