Compton-szórás: maximális eltolódás visszaszórásnál

1 · Jóslás

Egy pontosan hátrafelé (180°) szóródó foton a lehető legtöbb impulust adja át az elért elektronnak. Ez a visszaszórási eset adja-e a lehető legnagyobb Compton-hullámhosszeltolódást?

• A maximális eltolódás valamely más szögnél történik.
• Az eltolódás minden szögnél ugyanaz, a 180°-ot is beleértve.
• Igen — a 180°-os visszaszórás maximalizálja az (1 − cos θ)-t, a lehető legnagyobb hullámhosszeltolódást adva bármely szöghöz.

2 · Előkészítés

1. Nyisd meg a compton-180 előbeállítást, és nyomd meg a Visszaállítást. A beeső röntgen hullámhossza 0.05 nm; a szórási szög 180°-ra rögzített.
2. Engedélyezd a hullámhosszeltolódás-kijelzőt.
3. Állítsd be a szórási szöget minden mérésnél (a 180°-hoz közelítve), és rögzítsd a hullámhosszeltolódást.

3 · Adatgyűjtés

Ábrázold a Δλ-t (y-tengely) a θ szórási szöggel (x-tengely) szemben a három mérésedhez. Úgy tűnik, hogy 180° közelében ellaposodik?

4 · Elemzés

1. Egy mérésnél számítsd ki a Δλ = (h/(m_ec))(1 − cos θ)-t. Hasonlítsd a táblázathoz. Erősítsd meg, hogy θ = 180° a Δλ = 2h/(m_ec) értéket adja, a lehető legnagyobbat.
2. Magyarázd meg az (1 − cos θ)-vel, miért adja a 180° a maximális eltolódást: cos(180°) = −1, tehát az (1 − cos θ) a lehető legnagyobb, 2-es értékét éri el ennél a szögnél.

5 · Kiterjesztés

1. 180°-nál a foton teljesen megfordul, a lehető legtöbb impulust adva át az elektronnak (impulzusmegmaradás). Magyarázd meg, miért felel meg a maximális impulusátadás a foton maximális energiaveszteségének (és ezért maximális hullámhossz-növekedésének).
2. θ = 0°-nál (egyáltalán nincs szórás) mennyi lenne a Δλ? Van-e fizikai értelme egy olyan fotonnak, amely nem lép kölcsönhatásba?

A fizika a kísérlet mögött

← Vissza a kísérlethez

138 ingyenes nyomtatható fizikai munkalap