Compton-szórás: sekély szögű összehasonlítás

1 · Jóslás

Kis szórási szögeknél a foton alig változtat irányt. A hullámhosszeltolódása is elhanyagolhatóan kicsivé válik, ahogy a szög a nullához közeledik?

• Igen — ahogy θ → 0°, (1 − cos θ) → 0, tehát a hullámhosszeltolódás eltűnik egy alig szóródó fotonnak.
• Az eltolódás körülbelül állandó marad kis szögeknél is.
• Az eltolódás kis szögeknél még nagyobbra nő.

2 · Előkészítés

1. Nyisd meg a compton-45 előbeállítást, és nyomd meg a Visszaállítást. A beeső röntgen hullámhossza 0.08 nm; a szórási szög 45°-ra rögzített.
2. Engedélyezd a hullámhosszeltolódás-kijelzőt.
3. Állítsd be a szórási szöget minden mérésnél (kis szögek), és rögzítsd a hullámhosszeltolódást.

3 · Adatgyűjtés

Ábrázold a Δλ-t (y-tengely) a θ szórási szöggel (x-tengely) szemben a három mérésedhez.

4 · Elemzés

1. Egy mérésnél számítsd ki a Δλ = (h/(m_ec))(1 − cos θ)-t. Hasonlítsd a táblázathoz. Erősítsd meg, hogy az eltolódás zsugorodik, ahogy θ csökken.
2. Magyarázd meg, miért ad át nagyon kevés impulzust az elektronnak egy majdnem eltérítetlen foton (kis θ), és ezért veszít nagyon kevés energiát — innen a parányi hullámhosszeltolódás.

5 · Kiterjesztés

1. E kísérlet beeső hullámhosszával (0.08 nm, eltérően a compton-90 0.05 nm-étől) ellentétben a hullámhossz-ELTOLÓDÁS Δλ bármely adott szögnél azonos lenne a két kísérlet között. Magyarázd meg, miért teszi a Compton-képlet az eltolódást függetlenné a bejövő foton hullámhosszától.
2. Nagyon kis szögeknél a Δλ kísérletileg nehezen mérhető a (sokkal nagyobb) beeső hullámhosszhoz képest. Magyarázd meg, miért használnak a Compton-szórási kísérletek jellemzően rövid hullámhosszú röntgeneket, nem látható fényt, ahol egy amúgy is parányi, pikométer-skálájú eltolódás még kevésbé lenne észrevehető.

A fizika a kísérlet mögött

← Vissza a kísérlethez

138 ingyenes nyomtatható fizikai munkalap