Moderne fysikk
Compton-bakspredning (180°)
Ved θ = 180° er bølgelengdeskiftet maksimalt (2λ_C).
Compton-bakspredning (180°) — interaktiv Moderne fysikk-simulering. Ved θ = 180° er bølgelengdeskiftet maksimalt (2λ_C). Gratis virtuell fysikk-lab i nettleseren med SI-målinger i sanntid og en veiledet gjennomgang.
Bakspredning
Ved θ = 180° er bølgelengdeskiftet maksimalt (2λ_C).
Bakspredning ved θ = 180° gir maksimalt Compton-skift Δλ_max = 2λ_C, fordi cos 180° = −1. Det innkommende fotonet donerer mest bevegelsesmengde til det tilbaketurnende elektronet; det spredte fotonet kommer ut med lengst bølgelengde og lavest energi. Sammenlign denne grensen med mindre vinkler på scenen.
- Δλ_max = 2λ_C
- θ = 180°
Undersøkelsesgrunnlag
Planlegg spørsmålet før du åpner labben
Oppgavegrunnlaget speiler den forhåndsgenererte siden: problemstilling, konkurrerende prediksjoner, variabelroller, styrende lover, oppsett, analyse og videreutviklingsoppgaver forblir synlige og i denne rekkefølgen.
Problemstilling
Et foton som spres rett bakover (180°) overfører mest mulig bevegelsesmengde til elektronet det treffer. Gir dette bakspredningstilfellet det største mulige Compton-bølgelengdeskiftet?
Prediksjoner å veie
- Det maksimale skiftet skjer ved en annen vinkel.
- Skiftet er det samme ved alle vinkler, inkludert 180°.
- Ja — 180° bakspredning maksimerer (1 − cos θ) og gir det største mulige bølgelengdeskiftet for noen vinkel.
Variabelroller
Hva du setter:
- Spredningsvinkel θ (°)
Hva du måler:
- Bølgelengdeskift Δλ (pm)
Hvordan undersøkelsen foregår
- Åpne Compton-180-forhåndsinnstillingen og trykk Nullstill. Det innkommende røntgenfotonets bølgelengde er 0,05 nm; spredningsvinkelen er fast ved 180°.
- Aktiver bølgelengdeskift-avlesningen.
- Sett spredningsvinkelen for hvert forsøk (mot 180°) og registrer bølgelengdeskiftet.
Styrende likning
Compton-skift ved bakspredning — Δλ = λ_C(1 − cos θ)
Compton-formelen Δλ = (h/m_ec)(1 − cos θ) maksimeres ved θ = 180°, der (1 − cos θ) = 2, og gir det største mulige bølgelengdeskiftet: Δλ_max = 2h/(m_ec) ≈ 4,85 pm.
Hva det utskrivbare arbeidsarket ber elevene finne ut
- For ett forsøk, beregn Δλ = (h/(m_ec))(1 − cos θ). Sammenlign med tabellen. Bekreft at θ = 180° gir Δλ = 2h/(m_ec), den maksimalt mulige verdien.
- Forklar, med (1 − cos θ), hvorfor 180° gir maksimalt skift: cos(180°) = −1, så (1 − cos θ) når sin størst mulige verdi på 2 ved den vinkelen.
Hvor dette dukker opp utenfor labben
- Ved 180° snur fotonet retning fullstendig og overfører maksimal mulig bevegelsesmengde til elektronet (bevarelse av bevegelsesmengde). Forklar hvorfor maksimal overføring av bevegelsesmengde tilsvarer maksimalt energitap (og dermed maksimal bølgelengdeøkning) for fotonet.
- Ved θ = 0° (ingen spredning i det hele tatt), hva ville Δλ tilsvare? Gir det fysisk mening for et foton som ikke interagerer?
- 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
- Velkommen til Compton 180
- Velg Compton-oppsettet
- Trykk Spill av
- Maksimalt Compton-skift
- Åpne Egenskaper-panelet
- Du klarte det!
Åpne den interaktive simuleringen for å bygge scenen, trykk Spill av, og utforsk med målinger i sanntid og en veiledet gjennomgang.