Modernioji fizika
Komptono sklaida ties 45°
Vidutinis kampas — išsklaidyto fotono energija krenta vidutiniškai.
Komptono sklaida ties 45° — interaktyvi Modernioji fizika simuliacija. Vidutinis kampas — išsklaidyto fotono energija krenta vidutiniškai. Nemokama naršyklės virtuali fizikos laboratorija su gyvais SI matavimais ir vedama instrukcija.
Komptono kampas
Vidutinis kampas — išsklaidyto fotono energija krenta vidutiniškai.
Vidutiniuose kampuose bangos ilgio poslinkis Δλ = λ_C(1 − cos θ) guli tarp 0 ir 2λ_C. Energija ir judesio kiekis dalijasi tarp išsklaidyto fotono ir atšokančio elektrono; nė viena dalelė po susidūrimo nepalieka rimtyje. Naudok θ = 45° kaip tiltą tarp lydinčiosios ir atgalinės ribų.
- Δλ = λ_C(1−cos θ)
- Energijos poslinkis
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
Mažais sklaidos kampais fotonas vos keičia kryptį. Ar jo bangos ilgio poslinkis irgi tampa nykstamai mažas kampui artėjant prie nulio?
Svarstytini spėjimai
- Taip — kai θ → 0°, (1 − cos θ) → 0, tad bangos ilgio poslinkis nyksta fotonui, kuris vos sklaidosi.
- Poslinkis išlieka maždaug pastovus net mažais kampais.
- Poslinkis iš tikrųjų auga didesnis mažais kampais.
Kintamųjų vaidmenys
Ką tu nustatai:
- Sklaidos kampas θ (°)
Ką tu matauji:
- Bangos ilgio poslinkis Δλ (pm)
Kaip vyksta tyrimas
- Atidaryk „Komptono sklaida ties 45°“ eksperimentą ir spausk Atstatyti. Krentančio rentgeno bangos ilgis yra 0.08 nm; sklaidos kampas fiksuotas 45°.
- Įjunk bangos ilgio poslinkio rodmuo.
- Nustatyk sklaidos kampą kiekvienam bandymui (maži kampai) ir užsirašyk bangos ilgio poslinkį.
Valdančioji lygtis
Komptono poslinkis mažais kampais — Δλ = λ_C(1 − cos θ)
Kai θ → 0°, (1 − cos θ) → 0, tad Δλ → 0: fotonas, kuris vos keičia kryptį, vos praranda energiją, suderinta su judesio kiekio tverma beveik nepajudintam susidūrimui.
Ką spausdinamasis darbo lapas prašo mokinių apskaičiuoti
- Vienam bandymui apskaičiuok Δλ = (h/(m_ec))(1 − cos θ). Palygink su lentele. Patvirtink, kad poslinkis traukiasi θ mažėjant.
- Paaiškink, kodėl beveik nenukreiptas fotonas (mažas θ) perduoda labai mažai judesio kiekio elektronui ir todėl praranda labai mažai energijos — tad nykstamai mažą bangos ilgio poslinkį.
Kur tai pasirodo už laboratorijos ribų
- Skirtingai nei šio eksperimento krentančias bangos ilgis (0.08 nm, skirtingas nuo „Komptono sklaida ties 90°“ 0.05 nm), bangos ilgio POSLINKIS Δλ bet kuriame duotajame kampe būtų identiškas tarp abiejų eksperimentų. Paaiškink, kodėl Komptono formulė daro poslinkį nepriklausomą nuo įeinančio fotono bangos ilgio.
- Labai mažais kampais Δλ tampa sunku išmatuoti eksperimentiškai prieš (gerokai didesnį) krentantjį bangos ilgį. Paaiškink, kodėl Komptono sklaidos eksperimentai paprastai naudoja trumpų bangų rentgenus, o ne matomą šviesą, kur jau ir taip mažas pikometrų mastelio poslinkis būtų dar mažiau pastebimas.
- 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
- Sveiki atvykę prie Komptono 45
- Pasirink Komptono įrenginį
- Spausk Leisti
- Kampas nustato energijos netekimą
- Atidaryk Savybių skydą
- Tau pavyko!
Atidaryk interaktyvią simuliaciją, sukurk sceną, spausk Leisti ir tyrinėk su gyvais matavimais bei vedama instrukcija.
Atidaryk interaktyvią laboratoriją →