Modernā fizika
Komptona izkliede pie 45°
Vidējs leņķis — izkaisītā fotona enerģija krītas mēreni.
Komptona izkliede pie 45° — interaktīva Modernā fizika simulācija. Vidējs leņķis — izkaisītā fotona enerģija krītas mēreni. Bezmaksas virtuālā fizikas laboratorija pārlūkā ar dzīviem SI mērījumiem un vadītu pamācību.
Komptona leņķis
Vidējs leņķis — izkaisītā fotona enerģija krītas mēreni.
Vidējos leņķos viļņa garuma nobīde Δλ = λ_C(1 − cos θ) atrodas starp 0 un 2λ_C. Enerģija un kustības daudzums tiek dalīti starp izkaisīto fotonu un atsitiena elektronu; neviena daļiņa nav mierā pēc sadursmes. Izmanto θ = 45° kā tiltu starp skresošās un atpakaļizkliedes robežām.
- Δλ = λ_C(1−cos θ)
- Enerģijas nobīde
Izpētes kopsavilkums
Izplāno jautājumu, pirms atver laboratoriju
Īss apraksts atspoguļo iepriekšrenderēto lapu: virzošais jautājums, konkurējošās prognozes, mainīgo lielumu lomas, noteicošie likumi, iestatījums, analīze un paplašinājuma jautājumi paliek redzami un šajā secībā.
Virzošais jautājums
Mazos izkliedes leņķos fotons tikko maina virzienu. Vai tā viļņa garuma nobīde arī kļūst niecīgi maza, leņķim tuvojoties nullei?
Prognozes, ko svērt
- Jā — θ → 0°, (1 − cos θ) → 0, tāpēc viļņa garuma nobīde izzūd fotonam, kas tikko izkliedējas.
- Nobīde paliek aptuveni nemainīga pat mazos leņķos.
- Nobīde patiesībā aug lielāka mazos leņķos.
Lielumu lomas
Ko tu iestati:
- Izkliedes leņķis θ (°)
Ko tu mēri:
- Viļņa garuma nobīde Δλ (pm)
Kā izpēte norit
- Atver Komptona 45 eksperimentu un nospied Atiestatīt. Iekrītošais rentgena viļņa garums ir 0.08 nm; izkliedes leņķis ir fiksēts 45°.
- Ieslēdz viļņa garuma nobīdes rādījumu.
- Iestati izkliedes leņķi katram mēģinājumam (mazos leņķos) un ieraksti viļņa garuma nobīdi.
Noteicošais vienādojums
Komptona nobīde mazos leņķos — Δλ = λ_C(1 − cos θ)
θ → 0°, (1 − cos θ) → 0, tāpēc Δλ → 0: fotons, kas tikko maina virzienu, tikko zaudē enerģiju, konsekventi ar kustības daudzuma saglabāšanos gandrīz ne traucētai sadursmei.
Ko drukājamā darba lapa liek skolēniem izrēķināt
- Vienam mēģinājumam izrēķini Δλ = (h/(m_ec))(1 − cos θ). Salīdzini ar tabulu. Apstiprini, ka nobīde saraujas, θ samazinoties.
- Izskaidro, kāpēc gandrīz nenovirzīts fotons (mazs θ) pārnes ļoti maz kustības daudzuma uz elektronu, un tāpēc zaudē ļoti maz enerģijas — no turienes niecīgā viļņa garuma nobīde.
Kur tas parādās ārpus laboratorijas
- Atšķirībā no šī eksperimenta iekrītošā viļņa garuma (0.08 nm, atšķirīgs no Komptona 90 0.05 nm), viļņa garuma NOBĪDE Δλ pie jebkura dotā leņķa būtu identiska starp abiem eksperimentiem. Izskaidro, kāpēc Komptona formula padara nobīdi neatkarīgu no ienākošā fotona viļņa garuma.
- Ļoti mazos leņķos Δλ kļūst grūti izmērāms eksperimentāli pret (daudz lielāko) iekrītošo viļņa garumu. Izskaidro, kāpēc Komptona izkliedes eksperimenti parasti izmanto īsa viļņa garuma rentgenstarus, nevis redzamo gaismu, kur jau tā sīka pikometru mēroga nobīde būtu vēl mazāk pamanāma.
- 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
- Sveicināts Komptona 45 eksperimentā
- Atlasīts Komptona iestatni
- Nospied „Atskaņot”
- Leņķis nosaka enerģijas zudumu
- Atver Īpašību paneli
- Tev izdevās!
Atver interaktīvo simulāciju, lai uzbūvētu ainu, spiestu „Atskaņot“ un izpētītu to ar dzīviem mērījumiem un vadītu pamācību.
Atvērt interaktīvo laboratoriju →