Fiżika Moderna

Tferrax ta’ Compton fuq 45°

Angolu intermedju — l-enerġija tal-foton mitxerrid tonżel b’mod moderat.

Tferrax ta’ Compton fuq 45° — simulazzjoni interattiva ta’ Fiżika Moderna. Angolu intermedju — l-enerġija tal-foton mitxerrid tonżel b’mod moderat. Laboratorju virtwali tal-fiżika b’xejn fil-browser b’kejl SI ħaj u tutorjal gwida.

angolu ta’ Compton

Angolu intermedju — l-enerġija tal-foton mitxerrid tonżel b’mod moderat.

F’angoli intermedji l-ispostament tat-tul ta’ mewġa Δλ = λ_C(1 − cos θ) jinsab bejn 0 u 2λ_C. L-enerġija u l-momentum jiġu mqassma bejn il-foton mitxerrid u l-elettron li jerġa’ jibda; la partiċella m’hijiex fi mistrieħ wara l-ħabla. Uża θ = 45° bħala pont bejn il-limiti ta’ għassas u backscatter.

• Δλ = λ_C(1−cos θ)
• Spostament ta’ enerġija

Sommarju ta’ investigazzjoni

Ippjana l-mistoqsija qabel ma tiftaħ il-lab

Il-brief jgħaqqad mal-paġna pre-renderjata: mistoqsija ewlenija, predizzjonijiet li jikkontestaw, rwoli tal-varjabbli, liġijiet li jirregolaw, s-setup, analiżi u talbiet ta’ estensjoni jibqgħu viżibbli u f’dan l-ordni.

Mistoqsija ta’ tmexxija

F’angoli ta’ tixrid żgħar, foton bilkemm jinbidel direzzjoni. L-ispostament ta’ tul ta’ mewġa tiegħu ukoll isir żgħir ħafna hekk kif l-angolu jersaq lejn żero?

Predizzjonijiet biex jitqiesu

• Iva — hekk kif θ → 0°, (1 − cos θ) → 0, għalhekk l-ispostament tat-tul ta’ mewġa jiġi għal żero għal foton li bilkemm jitxerreder.
• L-ispostament jibqa’ bejn wieħed u ieħor kostanti anki f’angoli żgħar.
• L-ispostament fil-fatt jikber f’angoli żgħar.

Rwoli tal-varjabbli

X’issettja:

• Angolu tat-Tferrax θ (°)

X’tkejjel:

• Bidla fit-Tul ta’ Mewġa Δλ (pm)

Kif taħdem l-investigazzjoni

1. Iftaħ il-preset ta’ compton-45 u agħfas Reset. It-tul ta’ mewġa tal-X-ray ta’ dħul hu 0.08 nm; l-angolu ta’ tixrid hu fiss f’45°.
2. Attiva l-qari ta’ spostament ta’ tul ta’ mewġa.
3. Issettja l-angolu ta’ tixrid għal kull prova (angoli żgħar) u irrekordja l-ispostament tat-tul ta’ mewġa.

l-ekwazzjoni li tiggwida

Spostament ta’ Compton f’Angoli Żgħar — Δλ = λ_C(1 − cos θ)

Hekk kif θ → 0°, (1 − cos θ) → 0, għalhekk Δλ → 0: foton li bilkemm jinbidel direzzjoni jitlef ftit ħafna enerġija, konsistenti mal-konservazzjoni ta’ momentum għal ħabla kważi ma mqabdx.

X’il-folja stampabbli titlob lill-istudenti jaħdmu

• Għal prova waħda, ikkalkula Δλ = (h/(m_ec))(1 − cos θ). Qabbel mat-tabella. Ikkonferma li l-ispostament jonqos hekk kif θ jonqos.
• Ispjega għalfejn foton kważi mħarref (θ żgħir) jittrasferixxi ftit ħafna momentum lill-elettron, u għalhekk jitlef ftit ħafna enerġija — u għalhekk l-ispostament żgħir tat-tul ta’ mewġa.

Fejn dan jidher lil hinn mill-lab

• B’differenza mit-tul ta’ mewġa ta’ dħul ta’ dan l-esperiment (0.08 nm, differenti minn 0.05 nm ta’ compton-90), l-ISPOSTAMENT tat-tul ta’ mewġa Δλ f’kwalunkwe angolu partikolari jkun identiku bejn iż-żewġ esperimenti. Ispjega għalfejn il-formula ta’ Compton tagħmel l-ispostament indipendenti mit-tul ta’ mewġa tal-foton ta’ dħul.
• F’angoli żgħir ħafna, Δλ isir diffiċli biex jiġi mkejjel sperimentalment kontra t-tul ta’ mewġa ta’ dħul (ħafna akbar). Ispjega għalfejn esperimenti ta’ tixrid ta’ Compton tipikament jużaw X-rays ta’ tul ta’ mewġa qosra minflok dawl viżibbli, fejn spostament diġà żgħir ta’ skala ta’ pikometru jkun anki inqas innutat.

• 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

1. Merħba għal Compton 45
2. Agħżel is-setup ta’ Compton
3. Agħfas Riproduċi
4. L-angolu jissettja t-telfa ta’ enerġija
5. Iftaħ il-pannell tal-Proprjetajiet
6. Għamirtha!

Iftaħ is-simulazzjoni interattiva biex tibni x-xena, agħfas Riproduċi, u esplora b’kejl ħaj u tutorjal bil-gwida.

Iftaħ Lab Interattiv →

Niżżel il-folja →

It-Tferrax ta’ Compton