Fisica moderna
Diffusione Compton a 90°
Cambia θ — osserva Δλ = λ_C(1 − cos θ) crescere con l'angolo.
Diffusione Compton a 90° — simulazione interattiva (Fisica moderna). Cambia θ — osserva Δλ = λ_C(1 − cos θ) crescere con l'angolo. Laboratorio virtuale di fisica gratuito nel browser con misure SI dal vivo e tutorial guidato.
Diffusione Compton
Cambia θ — osserva Δλ = λ_C(1 − cos θ) crescere con l'angolo.
Un fotone X collide con un elettrone quasi libero a riposo. Il fotone diffuso perde energia e la sua lunghezza d'onda aumenta di Δλ = (h/mₑc)(1 − cos θ). A θ = 90° lo spostamento eguaglia la lunghezza d'onda di Compton λ_C ≈ 2.43 pm. Ruota θ e guarda il raggio diffuso tratteggiato e la lettura di Δλ crescere con l'angolo — evidenza diretta che i fotoni trasportano quantità di moto.
- Δλ = λ_C(1−cos θ)
- Quantità di moto del fotone
Sintesi dell'indagine
Pianifica la domanda prima di aprire il laboratorio
La sintesi riprende la pagina pre-renderizzata: domanda guida, previsioni concorrenti, ruoli delle variabili, leggi dominanti, procedura, analisi ed estensioni restano visibili e in quest'ordine.
Domanda guida
Un fotone X si diffonde su un elettrone libero. La λ del fotone diffuso cambia, e lo spostamento dipende dall'angolo?
Previsioni da valutare
- Lo spostamento è uguale a ogni angolo.
- Sì: lo spostamento cresce con l'angolo, massimo a 180° (direttamente indietro).
- La λ non cambia (come nella diffusione ondulatoria classica).
Ruoli delle variabili
Cosa imposti tu:
- Angolo di diffusione θ (°)
Cosa misuri:
- Spostamento Δλ (pm)
Come si svolge l'indagine
- Apri il preset compton-90 e premi Reimposta. La λ incidente è 0.05 nm.
- Attiva la lettura dello spostamento di λ.
- Imposta l'angolo per ogni prova e registra lo spostamento.
Equazione che governa
Formula della diffusione Compton — Δλ = λ_C(1 − cos θ)
Un fotone diffuso da un elettrone libero shifta verso una lunghezza d'onda maggiore di Δλ = (h/m_ec)(1 − cos θ), dipendente solo dall'angolo di diffusione θ — evidenza diretta che i fotoni portano quantità di moto come le particelle.
Cosa il foglio stampabile chiede di ricavare agli studenti
- Per una prova, calcola Δλ = (h/(m_ec))(1 − cos θ) usando h = 6.626×10⁻³⁴ J·s; m_e = 9.109×10⁻³¹ kg; c = 3×10⁸ m/s. Confronta con la tabella.
- Nota che Δλ non dipende affatto dalla λ incidente — solo dall'angolo. Spiega perché lo spostamento è lo stesso per raggi X da 0.05 nm o 0.5 nm.
Dove si ritrova fuori dal laboratorio
- L'esperimento di Compton del 1923 fu la prova storica che la luce si comporta come particelle (fotoni) con quantità di moto definita, non solo onde — un'immagine puramente ondulatoria non prevede alcuno spostamento. Spiega perché uno spostamento dipendente dalla λ sarebbe stato impossibile da spiegare classicamente.
- La costante h/(m_ec) ≈ 2.43 pm è la lunghezza d'onda Compton dell'elettrone. Spiega perché fissa la scala naturale di quanto può spostarsi la λ di un fotone diffuso da un elettrone.
- 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
- Benvenuto a Compton 90
- Seleziona l'allestimento Compton
- Premi Play
- Spostamento della λ del fotone
- Apri il pannello Proprietà
- Ce l'hai fatta!
Apri la simulazione interattiva per costruire la scena, premere Play ed esplorare con misure dal vivo e un tutorial guidato.
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