Compton 산란: 후방 산란에서 최대 이동

1 · 예측

똑바로 뒤로(180°) 산란되는 광자는 충돌하는 전자에 최대한의 운동량을 전달합니다. 이 후방 산란 사례는 가능한 가장 큰 Compton 파장 이동을 제공합니까?

• 최대 이동은 다른 각도에서 발생합니다.
• 이동은 180°를 포함한 모든 각도에서 동일합니다.
• 예 — 180° 후방 산란은 (1 − cos θ)를 최대화하여 모든 각도에 대해 가능한 가장 큰 파장 이동을 제공합니다.

2 · 설정

1. compton-180 사전 설정을 열고 재설정을 누릅니다. 입사 X선 파장은 0.05 nm입니다. 산란 각도는 180°로 고정됩니다.
2. 파장 이동 표시를 활성화하세요.
3. 각 시행에 대한 산란 각도(180°에 접근)를 설정하고 파장 이동을 기록합니다.

3 · 데이터 수집

세 번의 시행에 대해 Δλ(y축)를 산란각 θ(x축)에 대해 그래프로 그리세요. 180° 부근에서 평평해지는 것처럼 보입니까?

4 · 분석

1. 한 번의 시행으로 Δλ = (h/(m_ec))(1 − cos θ)를 계산합니다. 표와 비교해 보세요. θ = 180°가 가능한 최대값인 Δλ = 2h/(m_ec)를 제공하는지 확인합니다.
2. (1 − cos θ)를 사용하여 180°가 최대 이동을 제공하는 이유를 설명하십시오. cos(180°) = −1이므로 (1 − cos θ)는 해당 각도에서 가능한 가장 큰 값인 2에 도달합니다.

5 · 확장

1. 180°에서 광자는 방향을 완전히 바꾸어 가능한 최대 운동량을 전자에 전달합니다(운동량 보존). 최대 운동량 전달이 광자의 최대 에너지 손실(따라서 최대 파장 증가)과 일치하는 이유를 설명하십시오.
2. θ = 0°(산란이 전혀 없음)에서 Δλ는 무엇입니까? 상호 작용하지 않는 광자에 대해 그것이 물리적으로 의미가 있습니까?

이 실험의 물리학

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