Moderne natuurkunde
Compton-terugverstrooiing (180°)
Bij θ = 180° is de golflengteverschuiving maximaal (2λ_C).
Compton-terugverstrooiing (180°) — interactieve Moderne natuurkunde-simulatie. Bij θ = 180° is de golflengteverschuiving maximaal (2λ_C). Gratis virtueel natuurkundelab in de browser met live SI-metingen en een begeleide rondleiding.
Terugverstrooiing
Bij θ = 180° is de golflengteverschuiving maximaal (2λ_C).
Terugverstrooiing bij θ = 180° geeft de maximale Compton-verschuiving Δλ_max = 2λ_C, omdat cos 180° = −1. Het invallende foton geeft de meeste impuls af aan het terugstuiterende elektron; het verstrooide foton komt eruit met de langste golflengte en de laagste energie. Vergelijk deze grens met kleinere hoeken op het canvas.
- Δλ_max = 2λ_C
- θ = 180°
Onderzoeksnota
Plan de vraag voordat je het lab opent
De samenvatting spiegelt de voorgerenderde pagina: leidende vraag, concurrerende voorspellingen, rollen van variabelen, bepalende wetten, opstelling, analyse- en verdiepingsvragen blijven zichtbaar en in deze volgorde.
Leidende vraag
Een foton dat recht naar achteren verstrooit (180°) brengt de meeste mogelijke impuls over op het elektron dat hij treft. Geeft dit geval van terugverstrooiing de grootst mogelijke Compton-golflengteverschuiving?
Voorspellingen om te wegen
- De maximale verschuiving gebeurt bij een andere hoek.
- De verschuiving is bij alle hoeken gelijk, inclusief 180°.
- Ja — terugverstrooiing bij 180° maximaliseert (1 − cos θ), wat de grootst mogelijke golflengteverschuiving voor elke hoek geeft.
Rollen van variabelen
Wat je instelt:
- Verstrooiingshoek θ (°)
Wat je meet:
- Golflengteverschuiving Δλ (pm)
Hoe het onderzoek verloopt
- Open de voorinstelling compton-180 en druk op Herstel. De invallende röntgengolflengte is 0.05 nm; de verstrooiingshoek staat vast op 180°.
- Zet de aflezing van de golflengteverschuiving aan.
- Stel voor elke meting de verstrooiingshoek in (tot dicht bij 180°) en noteer de golflengteverschuiving.
Leidende vergelijking
Compton-verschuiving bij terugverstrooiing — Δλ = λ_C(1 − cos θ)
De Compton-formule Δλ = (h/m_ec)(1 − cos θ) is maximaal bij θ = 180°, waar (1 − cos θ) = 2, wat de grootst mogelijke golflengteverschuiving geeft: Δλ_max = 2h/(m_ec) ≈ 4.85 pm.
Wat het uitprintbare werkblad leerlingen laat uitwerken
- Reken voor één meting Δλ = (h/(m_ec))(1 − cos θ) uit. Vergelijk met de tabel. Controleer dat θ = 180° Δλ = 2h/(m_ec) geeft, de maximaal mogelijke waarde.
- Leg met (1 − cos θ) uit waarom 180° de maximale verschuiving geeft: cos(180°) = −1, dus (1 − cos θ) bereikt bij die hoek zijn grootst mogelijke waarde 2.
Waar dit buiten het lab opduikt
- Bij 180° keert het foton volledig van richting om en brengt de maximaal mogelijke impuls over op het elektron (impulsbehoud). Leg uit waarom maximale impulsoverdracht overeenkomt met maximaal energieverlies (en dus maximale golflengtetoename) voor het foton.
- Wat zou Δλ zijn bij θ = 0° (helemaal geen verstrooiing)? Is dat natuurkundig zinvol voor een foton dat niet interageert?
- 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
- Welkom bij Compton 180
- Selecteer de Compton-opstelling
- Druk op Start
- Maximale Compton-verschuiving
- Open het eigenschappenpaneel
- Gelukt!
Open de interactieve simulatie om de scène te bouwen, druk op Start en verken met live metingen en een begeleide rondleiding.