Comptonovo raspršenje: pomak valne duljine pri 90°

1 · Predviđanje

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?

• 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).

2 · Postava

1. Otvori postav compton-90 i pritisni Resetiraj. Upadna valna duljina rendgenskog zračenja je 0.05 nm.
2. Omogući očitanje pomaka valne duljine.
3. Postavi kut raspršenja za svaki pokušaj i zabilježi pomak valne duljine.

3 · Prikupljanje podataka

Nacrtaj Δλ (y-os) naspram (1 − cos θ) (x-os) za svoja tri pokušaja. Je li crta pravac kroz ishodište?

4 · Analiza

1. 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.
2. 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.

5 · Proširenje

1. 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.
2. 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.

Fizika iza ovog pokusa

← Natrag na pokus

138 besplatnih radnih listova iz fizike za ispis