Fizik Moden
Serakan Compton pada 90°
Ubah θ -- tonton Δλ = λ_C(1 − cos θ) membesar dengan sudut.
Serakan Compton pada 90° — simulasi Fizik Moden interaktif. Ubah θ -- tonton Δλ = λ_C(1 − cos θ) membesar dengan sudut. Makmal fizik maya berasaskan pelayar percuma dengan pengukuran SI langsung dan tutorial berpandu.
Serakan Compton
Ubah θ -- tonton Δλ = λ_C(1 − cos θ) membesar dengan sudut.
Satu foton sinar-X berlanggar dengan elektron hampir bebas pada rehat. Foton terserak kehilangan tenaga dan panjang gelombangnya meningkat sebanyak Δλ = (h/mₑc)(1 − cos θ). Pada θ = 90° anjakan itu sama dengan panjang gelombang Compton λ_C ≈ 2.43 pm. Putar θ dan tonton sinar terserak bertitik dan bacaan Δλ membesar dengan sudut -- bukti terus bahawa foton membawa momentum.
- Δλ = λ_C(1−cos θ)
- Momentum foton
Ringkasan penyiasatan
Rancang soalannya sebelum anda membuka makmal
Ringkasan ini menggambarkan halaman pra-render: soalan pemacu, ramalan bersaing, peranan pemboleh ubah, hukum pengawal, susunan, analisis dan gesaan lanjutan kekal kelihatan dan mengikut turutan ini.
Soalan pemacu
Satu foton sinar-X terserak daripada satu elektron bebas. Adakah panjang gelombang foton terserak berubah, dan jika ya, adakah jumlah anjakan bergantung pada sudut serakan?
Ramalan untuk ditimbang
- Anjakan panjang gelombang sama pada setiap sudut.
- Ya -- anjakan panjang gelombang membesar dengan sudut serakan, mencapai maksimumnya pada 180° (terus balik).
- Panjang gelombang foton terserak tidak berubah (seperti serakan gelombang klasik).
Peranan pemboleh ubah
Apa yang anda tetapkan:
- Sudut serakan θ (°)
Apa yang anda ukur:
- Anjakan panjang gelombang Δλ (pm)
Bagaimana penyiasatan berjalan
- Buka praset compton-90 dan tekan Set semula. Panjang gelombang sinar-X tuju ialah 0.05 nm.
- Aktifkan bacaan anjakan-panjang-gelombang.
- Tetapkan sudut serakan bagi setiap percubaan dan rekod anjakan panjang gelombang.
Persamaan pengawal
Formula Serakan Compton — Δλ = λ_C(1 − cos θ)
Foton yang terserak daripada satu elektron bebas beralih kepada panjang gelombang lebih panjang sebanyak Δλ = (h/m_ec)(1 − cos θ), bergantung hanya pada sudut serakan θ -- bukti terus bahawa foton membawa momentum seperti zarah.
Apa yang lembaran kerja boleh cetak minta pelajar selesaikan
- Bagi satu percubaan, kira Δλ = (h/(m_ec))(1 − cos θ) menggunakan h = 6.626×10⁻³⁴ J·s, m_e = 9.109×10⁻³¹ kg, c = 2.998×10⁸ m/s. Bandingkan dengan jadual.
- Perhatikan Δλ tidak bergantung pada panjang gelombang tuju langsung -- hanya pada sudut. Terangkan mengapa anjakan Compton sama ada bagi sinar-X masuk 0.05 nm atau 0.5 nm.
Di mana ini muncul di luar makmal
- Eksperimen Compton 1923 ialah bukti bersejarah bahawa cahaya berkelakuan seperti zarah (foton) dengan momentum pasti, bukan sekadar gelombang -- gambar gelombang semata-mata meramalkan tiada anjakan panjang gelombang langsung dalam serakan. Terangkan mengapa anjakan BERGANTUNG-SUDUT akan mustahil diterangkan secara klasik.
- Pemalar h/(m_ec) ≈ 2.43 pm dipanggil panjang gelombang Compton elektron. Terangkan mengapa ia menetapkan skala saiz semula jadi bagi berapa banyak panjang gelombang satu foton boleh beralih apabila terserak daripada satu elektron.
- 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
- Selamat datang ke Compton 90
- Pilih susunan Compton itu
- Tekan Main
- Anjakan panjang gelombang foton
- Buka panel Sifat
- Anda berjaya!
Buka simulasi interaktif untuk membina adegan, tekan Main, dan teroka dengan ukuran langsung serta tutorial berpandu.