Modernā fizika
Komptona izkliede pie 90°
Maini θ — vēro, kā Δλ = λ_C(1 − cos θ) aug līdz ar leņķi.
Komptona izkliede pie 90° — interaktīva Modernā fizika simulācija. Maini θ — vēro, kā Δλ = λ_C(1 − cos θ) aug līdz ar leņķi. Bezmaksas virtuālā fizikas laboratorija pārlūkā ar dzīviem SI mērījumiem un vadītu pamācību.
Komptona izkliede
Maini θ — vēro, kā Δλ = λ_C(1 − cos θ) aug līdz ar leņķi.
Rentgena fotons saduras ar gandrīz brīvu elektronu mierā. Izkaisītais fotons zaudē enerģiju, un tā viļņa garums pieaug par Δλ = (h/mₑc)(1 − cos θ). Pie θ = 90° nobīde ir vienāda ar Komptona viļņa garumu λ_C ≈ 2.43 pm. Grozi θ un vēro, kā punktētais izkaisītais stars un Δλ rādījums aug ar leņķi — tiešs pierādījums, ka fotoni nes kustības daudzumu.
- Δλ = λ_C(1−cos θ)
- Fotona kustības daudzums
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
Rentgena fotons izkliedējas no brīva elektrona. Vai izkaisītā fotona viļņa garums mainās, un, ja jā, vai nobīdes daudzums atkarīgs no izkliedes leņķa?
Prognozes, ko svērt
- Viļņa garuma nobīde ir tā pati pie katra leņķa.
- Jā — viļņa garuma nobīde aug ar izkliedes leņķi, sasniedzot maksimumu pie 180° (tieši atpakaļ).
- Izkaisītā fotona viļņa garums nemainās (kā klasiskā viļņu izkliedē).
Lielumu lomas
Ko tu iestati:
- Izkliedes leņķis θ (°)
Ko tu mēri:
- Viļņa garuma nobīde Δλ (pm)
Kā izpēte norit
- Atver Komptona 90 eksperimentu un nospied Atiestatīt. Iekrītošais rentgena viļņa garums ir 0.05 nm.
- Ieslēdz viļņa garuma nobīdes rādījumu.
- Iestati izkliedes leņķi katram mēģinājumam un ieraksti viļņa garuma nobīdi.
Noteicošais vienādojums
Komptona izkliedes formula — Δλ = λ_C(1 − cos θ)
Fotons, izkliedēdamies no brīva elektrona, nobīdās uz garāku viļņa garumu par Δλ = (h/m_ec)(1 − cos θ), atkarīgs tikai no izkliedes leņķa θ — tiešs pierādījums, ka fotoni nes kustības daudzumu kā daļiņas.
Ko drukājamā darba lapa liek skolēniem izrēķināt
- Vienam mēģinājumam izrēķini Δλ = (h/(m_ec))(1 − cos θ) ar h = 6.626×10⁻³⁴ J·s, m_e = 9.109×10⁻³¹ kg, c = 3×10⁸ m/s. Salīdzini ar tabulu.
- Ievēro, ka Δλ nav atkarīgs no iekrītošā viļņa garuma nemaz — tikai no leņķa. Izskaidro, kāpēc Komptona nobīde ir tā pati, vai ienākošais rentgens ir 0.05 nm vai 0.5 nm.
Kur tas parādās ārpus laboratorijas
- Komptona 1923. gada eksperiments bija vēsturisks pierādījums, ka gaisma uzvedas kā daļiņas (fotoni) ar noteiktu kustības daudzumu, ne tikai viļņi — tīri viļņu aina prognozē nevienu viļņa garuma nobīdi izkliedē. Izskaidro, kāpēc viļņa garuma ATKARĪGA nobīde būtu bijusi neiespējami izskaidrojama klasiski.
- Konstante h/(m_ec) ≈ 2.43 pm tiek saukta par elektrona Komptona viļņa garumu. Izskaidro, kāpēc tā nosaka dabisko izmēra mērogu tam, cik daudz fotona viļņa garums var nobīdīties, izkliedējoties no elektrona.
- 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 90 eksperimentā
- Atlasīts Komptona iestatni
- Nospied „Atskaņot”
- Fotona viļņa garuma nobīde
- 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 →