Compton-spredning: en småvinkel-sammenligning

1 · Prediker

Ved små spredningsvinkler endrer et foton knapt retning. Blir også bølgelengdeskiftet nesten null etter hvert som vinkelen nærmer seg null?

• Ja — når θ → 0°, går (1 − cos θ) → 0, så bølgelengdeskiftet forsvinner for et foton som knapt spres.
• Skiftet forblir omtrent konstant selv ved små vinkler.
• Skiftet vokser faktisk større ved små vinkler.

2 · Oppsett

1. Åpne Compton-45-forhåndsinnstillingen og trykk Nullstill. Det innkommende røntgenfotonets bølgelengde er 0,08 nm; spredningsvinkelen er fast ved 45°.
2. Aktiver bølgelengdeskift-avlesningen.
3. Sett spredningsvinkelen for hvert forsøk (små vinkler) og registrer bølgelengdeskiftet.

3 · Samle inn data

Plott Δλ (y-akse) mot spredningsvinkel θ (x-akse) for dine tre forsøk.

4 · Analyser

1. For ett forsøk, beregn Δλ = (h/(m_ec))(1 − cos θ). Sammenlign med tabellen. Bekreft at skiftet krymper etter hvert som θ synker.
2. Forklar hvorfor et nesten uavbøyd foton (liten θ) overfører svært lite bevegelsesmengde til elektronet, og derfor mister svært lite energi — dermed det bittesmå bølgelengdeskiftet.

5 · Utvid

1. I motsetning til dette eksperimentets innkommende bølgelengde (0,08 nm, forskjellig fra Compton-90s 0,05 nm), ville bølgelengdeSKIFTET Δλ ved en gitt vinkel være identisk mellom de to eksperimentene. Forklar hvorfor Compton-formelen gjør skiftet uavhengig av det innkommende fotonets bølgelengde.
2. Ved svært små vinkler blir Δλ vanskelig å måle eksperimentelt mot den (mye større) innkommende bølgelengden. Forklar hvorfor Compton-spredningseksperimenter vanligvis bruker kortbølget røntgen i stedet for synlig lys, der et allerede bittesmå pikometerskala-skift ville vært enda mindre merkbart.

Fysikken bak dette eksperimentet

← Tilbake til eksperimentet

138 gratis, utskrivbare fysikk-arbeidsark