Modernioji fizika

Komptono atgalinė sklaida (180°)

Esant θ = 180° bangos ilgio poslinkis didžiausias (2λ_C).

Komptono atgalinė sklaida (180°) — interaktyvi Modernioji fizika simuliacija. Esant θ = 180° bangos ilgio poslinkis didžiausias (2λ_C). Nemokama naršyklės virtuali fizikos laboratorija su gyvais SI matavimais ir vedama instrukcija.

Atgalinė sklaida

Esant θ = 180° bangos ilgio poslinkis didžiausias (2λ_C).

Atgalinė sklaida θ = 180° duoda didžiausiąjį Komptono poslinkį Δλ_max = 2λ_C, nes cos 180° = −1. Krentantis fotonas atiduoda daugiausia judesio kiekio atšokančiam elektronui; išsklaidytas fotonas išlenda su ilgiausiu bangos ilgiu ir žemiausia energija. Palygink šią ribą su mažesniais kampais scenoje.

• Δλ_max = 2λ_C
• θ = 180°

Tyrimo santrauka

Suplanuok klausimą dar prieš atidarydamas laboratoriją

Santrauka atspindi iš anksto sugeneruotą puslapį: pagrindinis klausimas, konkuruojantys spėjimai, kintamųjų vaidmenys, valdantys dėsniai, sąranka, analizė ir pratęsimo raginimai išlieka matomi ir būtent šia tvarka.

Pagrindinis klausimas

Fotonas, sklaidantis tiesiai atgal (180°), perduoda daugiausia įmanomo judesio kiekio elektronui, į kurį trenkiasi. Ar šis atgalinės sklaidos atvejis duoda didžiausią įmanomą Komptono bangos ilgio poslinkį?

Svarstytini spėjimai

• Didžiausias poslinkis atsitinka kokiuose kitu kampu.
• Poslinkis toks pat visuose kampuose, įskaitant 180°.
• Taip — 180° atgalinė sklaida maksimizuoja (1 − cos θ), duodama didžiausią įmanomą bangos ilgio poslinkį bet kuriam kampui.

Kintamųjų vaidmenys

Ką tu nustatai:

• Sklaidos kampas θ (°)

Ką tu matauji:

• Bangos ilgio poslinkis Δλ (pm)

Kaip vyksta tyrimas

1. Atidaryk „Komptono sklaida ties 180°“ eksperimentą ir spausk Atstatyti. Krentančio rentgeno bangos ilgis yra 0.05 nm; sklaidos kampas fiksuotas 180°.
2. Įjunk bangos ilgio poslinkio rodmuo.
3. Nustatyk sklaidos kampą kiekvienam bandymui (artėjant prie 180°) ir užsirašyk bangos ilgio poslinkį.

Valdančioji lygtis

Komptono poslinkis atgalinėje sklaidoje — Δλ = λ_C(1 − cos θ)

Komptono formulė Δλ = (h/m_ec)(1 − cos θ) maksimali ties θ = 180°, kur (1 − cos θ) = 2, duodama didžiausią įmanomą bangos ilgio poslinkį: Δλ_max = 2h/(m_ec) ≈ 4.85 pm.

Ką spausdinamasis darbo lapas prašo mokinių apskaičiuoti

• Vienam bandymui apskaičiuok Δλ = (h/(m_ec))(1 − cos θ). Palygink su lentele. Patvirtink, kad θ = 180° duoda Δλ = 2h/(m_ec), didžiausią įmanomą reikšmę.
• Paaiškink, naudodamas (1 − cos θ), kodėl 180° duoda didžiausią poslinkį: cos(180°) = −1, tad (1 − cos θ) pasiekia didžiausią įmanomą reikšmę 2 tame kampe.

Kur tai pasirodo už laboratorijos ribų

• Esant 180°, fotonas visiškai apsiverčia kryptį, perduodamas maksimalų įmanomą judesio kiekį elektronui (judesio kiekio tvermė). Paaiškink, kodėl maksimalus judesio kiekio perdavimas atitinka maksimalų energijos netekimą (tad maksimalų bangos ilgio padidėjimą) fotonui.
• Esant θ = 0° (jokios sklaidos apskritai), ką Δλ būtų lygu? Ar tai turi fizinės prasmės fotonui, kuris nesąveikauja?

• 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

1. Sveiki atvykę prie Komptono 180
2. Pasirink Komptono įrenginį
3. Spausk Leisti
4. Didžiausiasis Komptono poslinkis
5. Atidaryk Savybių skydą
6. Tau pavyko!

Atidaryk interaktyvią simuliaciją, sukurk sceną, spausk Leisti ir tyrinėk su gyvais matavimais bei vedama instrukcija.

Atidaryk interaktyvią laboratoriją →

Atsisiųsti darbo lapą →

Komptono sklaida