Serakan Compton: Anjakan Panjang Gelombang pada 90°

1 · Ramal

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?

• 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).

2 · Susun

1. Buka praset compton-90 dan tekan Set semula. Panjang gelombang sinar-X tuju ialah 0.05 nm.
2. Aktifkan bacaan anjakan-panjang-gelombang.
3. Tetapkan sudut serakan bagi setiap percubaan dan rekod anjakan panjang gelombang.

3 · Kumpul Data

Plot Δλ (paksi-y) melawan (1 − cos θ) (paksi-x) bagi tiga percubaan anda. Adakah garisnya lurus melalui asal?

4 · Analisis

1. 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.
2. 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.

5 · Lanjutkan

1. 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.
2. 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.

Fizik di Sebalik Eksperimen Ini

← Kembali ke eksperimen

138 Lembaran Kerja Makmal Fizik Boleh Cetak Percuma