Modern fizika
Compton-szórás 90°-nál
Változtasd θ-t — nézd, ahogy a Δλ = λ_C(1 − cos θ) a szöggel nő.
Compton-szórás 90°-nál — interaktív Modern fizika szimuláció. Változtasd θ-t — nézd, ahogy a Δλ = λ_C(1 − cos θ) a szöggel nő. Ingyenes, böngészőben futó virtuális fizikalabor élő SI-mérésekkel és vezetett tutoriallal.
Compton-szórás
Változtasd θ-t — nézd, ahogy a Δλ = λ_C(1 − cos θ) a szöggel nő.
Egy röntgen-foton egy majdnem szabad, nyugvó elektronnal ütközik. A szórt foton energiát veszít, és hullámhossza Δλ = (h/mₑc)(1 − cos θ)-val nő. θ = 90°-nál az eltolódás egyenlő a λ_C ≈ 2.43 pm Compton-hullámhosszal. Forgatd θ-t, és nézd a szaggatott szórt sugarat és a Δλ-kijelző szöggel való növekedését — közvetlen bizonyíték, hogy a fotonok impulust hordoznak.
- Δλ = λ_C(1−cos θ)
- Fotonimpulzus
Vizsgálódási összefoglaló
Tervezd meg a kérdést, mielőtt megnyitod a labort
Az összefoglaló a előrenderelt oldalt tükrözi: vezérlő kérdés, versengő jóslatok, változószerepek, vezérlő törvények, beállítás, elemzés és bővítési feladatok láthatóak és ebben a sorrendben maradnak.
Vezérlő kérdés
Egy röntgenfoton szabad elektronon szóródik. Változik-e a szórt foton hullámhossza, és ha igen, a csúszás mennyisége függ-e a szórási szögtől?
Mérlegelendő jóslatok
- A hullámhosszeltolódás minden szögnél ugyanaz.
- Igen — a hullámhosszeltolódás nő a szórási szöggel, és maximumát 180°-nál éri el (egyenesen hátra).
- A szórt foton hullámhossza nem változik (mint a klasszikus hullámszórásban).
Változószerepek
Amit te állítasz be:
- Szórási szög θ (°)
Amit mérsz:
- Hullámhossz-eltolódás Δλ (pm)
Hogyan fut a vizsgálódás
- Nyisd meg a compton-90 előbeállítást, és nyomd meg a Visszaállítást. A beeső röntgen hullámhossza 0.05 nm.
- Engedélyezd a hullámhosszeltolódás-kijelzőt.
- Állítsd be a szórási szöget minden mérésnél, és rögzítsd a hullámhosszeltolódást.
Vezéregyenlet
Compton-szórás képlete — Δλ = λ_C(1 − cos θ)
Egy szabad elektronon szóródó foton hosszabb hullámhosszra tolódik Δλ = (h/m_ec)(1 − cos θ) módon, csak a θ szórási szögtől függően — közvetlen bizonyíték, hogy a fotonok impulust hordoznak, mint a részecskék.
Amit a nyomtatható munkalap megoldatnia ad a diákokkal
- Egy mérésnél számítsd ki a Δλ = (h/(m_ec))(1 − cos θ) h = 6.626×10⁻³⁴ J·s, m_e = 9.109×10⁻³¹ kg, c = 3×10⁸ m/s használatával. Hasonlítsd a táblázathoz.
- Vedd észre, hogy a Δλ egyáltalán nem függ a beeső hullámhossztól — csak a szögtől. Magyarázd meg, miért ugyanaz a Compton-eltolódás, akár 0.05 nm, akár 0.5 nm a bejövő röntgen.
Hol bukkan fel ez a laboron túl
- Compton 1923-as kísérlete történelmi bizonyíték volt arra, hogy a fény részecskékként (fotonokként) viselkedik meghatározott impulussal, nem csak hullámként — egy tiszta hullámkép egyáltalán nem jósol hullámhosszeltolódást a szórásban. Magyarázd meg, miért lett volna klasszikusan megmagyarázhatatlan egy hullámhossz-FÜGGŐ eltolódás.
- A h/(m_ec) ≈ 2.43 pm állandót az elektron Compton-hullámhosszának hívják. Magyarázd meg, miért ez adja a természetes méretskálát arra, mennyit tolódhat el egy foton hullámhossza elektronon való szóródáskor.
- 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
- Üdv a Compton 90-nél
- Válaszd ki a Compton-összeállítást
- Nyomd meg az Indítást
- Foton-hullámhossz-eltolódás
- Nyisd meg a Tulajdonságok panelt
- Sikerült!
Nyisd meg az interaktív szimulációt a jelenet megépítéséhez, nyomd meg az Indítást, és fedezz fel élő mérésekkel és vezetett tutoriallal.