Diffusione Compton: spostamento massimo in retrodiffusione
1 · Prevedi
Un fotone retrodiffuso (180°) trasferisce la massima quantità di moto possibile all'elettrone colpito. Questo caso dà il massimo spostamento Compton?
- Il massimo è a un altro angolo.
- Uguale a tutti gli angoli, 180° incluso.
- Sì: i 180° massimizzano (1 − cos θ), il massimo spostamento a ogni angolo.
2 · Configurazione
- Apri il preset compton-180 e premi Reimposta. λ incidente 0.05 nm; angolo fissato a 180°.
- Attiva la lettura dello spostamento.
- Imposta l'angolo per ogni prova (avvicinandoti a 180°) e registra lo spostamento.
3 · Raccogli dati
| Angolo di diffusione θ (°) | Spostamento Δλ (pm) |
|---|---|
| 90.00 | |
| 135.00 | |
| 180.00 |
Traccia Δλ (asse y) contro θ (asse x) per le tre prove. Si appiattisce vicino a 180°?
4 · Analizza
- Per una prova, calcola Δλ = (h/(m_ec))(1 − cos θ). Confronta con la tabella. Verifica che θ = 180° dia Δλ = 2h/(m_ec), il valore massimo possibile.
- Spiega, usando (1 − cos θ), perché 180° dà lo spostamento massimo: cos(180°) = −1, quindi (1 − cos θ) raggiunge il suo valore massimo possibile di 2 a quell'angolo.
5 · Estendi
- A 180° il fotone inverte del tutto la direzione, trasferendo la massima quantità di moto (conservazione). Spiega perché massimo trasferimento di quantità di moto corrisponde a massima perdita di energia (e quindi massimo aumento di λ) del fotone.
- A θ = 0° (nessuna diffusione affatto), quanto varrebbe Δλ? Ha senso fisico per un fotone che non interagisce?
La fisica dietro questo esperimento
Spostamento Compton in retrodiffusione
La formula di Compton Δλ = (h/m_ec)(1 − cos θ) è massimizzata a θ = 180°, dove (1 − cos θ) = 2, dando il massimo spostamento di lunghezza d'onda possibile: Δλ_max = 2h/(m_ec) ≈ 4.85 pm.