현대 물리
90°에서의 콤프턴 산란
θ를 바꾸세요 — Δλ = λ_C(1 − cos θ)가 각도와 함께 커지는 모습을 관찰하세요.
90°에서의 콤프턴 산란 — 인터랙티브 현대 물리 시뮬레이션. θ를 바꾸세요 — Δλ = λ_C(1 − cos θ)가 각도와 함께 커지는 모습을 관찰하세요. 실시간 SI 측정값과 안내형 튜토리얼을 제공하는 무료 브라우저 기반 가상 물리 실험실입니다.
컴pton 산란
θ를 바꾸세요 — Δλ = λ_C(1 − cos θ)가 각도에 따라 커지는 모습을 관찰하세요.
θ를 바꾸세요 — Δλ = λ_C(1 − cos θ)가 각도에 따라 커지는 모습을 관찰하세요.
- Δλ = λ_C(1−cos θ)
- 광자 운동량
조사 개요
랩을 열기 전에 질문을 계획하세요.
이 브리프는 사전 렌더링된 페이지를 반영합니다. 탐구 질문, 서로 다른 예측, 변수의 역할, 지배 법칙, 설정, 분석 및 확장 질문을 이 순서로 계속 표시합니다.
운전 질문
X선 광자는 자유 전자를 산란시킵니다. 산란된 광자의 파장이 변합니까? 그렇다면 변화의 양은 산란 각도에 따라 달라지나요?
검토할 예측
- 파장 이동은 모든 각도에서 동일합니다.
- 그렇습니다. 파장 이동은 산란 각도에 따라 증가하여 180°(뒤쪽 직선)에서 최대값에 도달합니다.
- 산란된 광자의 파장은 변하지 않습니다(고전적인 파동 산란처럼).
다양한 역할
설정하는 것:
- 산란 각도 θ (°)
측정하는 것:
- 파장 이동 Δλ (pm)
실험 진행 방법
- compton-90 사전 설정을 열고 재설정을 누릅니다. 입사 X선 파장은 0.05 nm입니다.
- 파장 이동 표시를 활성화하세요.
- 각 시행에 대한 산란 각도를 설정하고 파장 이동을 기록합니다.
지배방정식
콤프턴 산란 공식 — Δλ = λ_C(1 − cos θ)
자유 전자에서 산란되는 광자는 산란 각도 θ에만 의존하여 Δλ = (h/m_ec)(1 − cos θ)만큼 더 긴 파장으로 이동합니다. 이는 광자가 입자처럼 운동량을 전달한다는 직접적인 증거입니다.
인쇄용 실험지에서 학생이 계산할 내용
- 한 번의 시행에 대해 h = 6.626×10⁻³⁴ J·s, m_e = 9.109×10⁻³¹ kg, c = 3×10⁸ m/s를 사용하여 Δλ = (h/(m_ec))(1 − cos θ)를 계산합니다. 표와 비교해 보세요.
- Δλ는 입사 파장에 전혀 의존하지 않고 각도에만 의존합니다. 들어오는 X선이 0.05 nm이든 0.5 nm이든 Compton 이동이 동일한 이유를 설명하십시오.
실험 밖에서의 활용
- Compton의 1923년 실험은 빛이 단순한 파동이 아니라 확실한 운동량을 가진 입자(광자)처럼 거동한다는 역사적 증거였습니다. 순수한 파동 그림에서는 산란 시 파장 변화가 전혀 없을 것으로 예측됩니다. 파장 의존적 이동을 고전적으로 설명하는 것이 불가능한 이유를 설명하십시오.
- 상수 h/(m_ec) ≒ 2.43pm을 전자의 콤프턴 파장이라고 합니다. 이것이 전자를 산란시킬 때 광자의 파장이 얼마나 이동할 수 있는지에 대한 자연적인 크기 척도를 설정하는 이유를 설명하십시오.
- 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
- 90° 컴pton 산란에 오신 것을 환영합니다
- 컴pton 장치 선택
- 재생을 누르세요
- 광자 파장 변화
- 검사기 열기
- 잘 하셨습니다!
대화형 시뮬레이션을 열어 장면을 빌드하고 재생을 누른 뒤, 실시간 측정 및 가이드 튜토리얼과 함께 탐구해 보세요.