Komptono sklaida: bangos ilgio poslinkis ties 90°

1 · Spėk

Rentgeno fotonas sklaidžiasi nuo laisvo elektrono. Ar išsklaidyto fotono bangos ilgis keičiasi ir, jei taip, ar poslinkio kiekis priklauso nuo sklaidos kampo?

• Bangos ilgio poslinkis toks pat kiekviename kampe.
• Taip — bangos ilgio poslinkis auga su sklaidos kampu, pasiekdamas maksimumą ties 180° (tiesiai atgal).
• Išsklaidyto fotono bangos ilgis nesikeičia (kaip klasikinė bangų sklaida).

2 · Paruošk

1. Atidaryk „Komptono sklaida ties 90°“ eksperimentą ir spausk Atstatyti. Krentančio rentgeno bangos ilgis yra 0.05 nm.
2. Įjunk bangos ilgio poslinkio rodmuo.
3. Nustatyk sklaidos kampą kiekvienam bandymui ir užsirašyk bangos ilgio poslinkį.

3 · Rink duomenis

Braišyk Δλ (y ašis) prieš (1 − cos θ) (x ašis) savo trims bandymams. Ar linija tiesė pro pradžią?

4 · Analizuok

1. Vienam bandymui apskaičiuok Δλ = (h/(m_ec))(1 − cos θ) naudodamas h = 6.626×10⁻³⁴ J·s, m_e = 9.109×10⁻³¹ kg, c = 3×10⁸ m/s. Palygink su lentele.
2. Pastebėk, kad Δλ visai nepriklauso nuo krentančio bangos ilgio — tik nuo kampo. Paaiškink, kodėl Komptono poslinkis toks pats, ar įeinantis rentgenas būtų 0.05 nm, ar 0.5 nm.

5 · Išplėsk

1. Komptono 1923 m. eksperimentas buvo istorinis įrodymas, kad šviesa elgiasi kaip dalelės (fotonai) su apibrėžtu judesio kiekiu, o ne tik kaip bangos — grynas banginis vaizdas prognozuoja jokio bangos ilgio poslinkio sklaidoje. Paaiškink, kodėl nuo bangos ilgio priklausantis poslinkis būtų buvęs neįmanomas paaiškinti klasikiškai.
2. Konstanta h/(m_ec) ≈ 2.43 pm vadinama elektrono Komptono bangos ilgiu. Paaiškink, kodėl ji nustato natūralų dydžio mastelį tam, kiek fotono bangos ilgis gali pasislinkti sklaidydamasis nuo elektrono.

Fizika už šio eksperimento

← Grįžti prie eksperimento

138 nemokami spausdinami fizikos darbo lapai