Compton-verstrooiing: maximale verschuiving bij terugverstrooiing

1 · Voorspel

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?

• 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.

2 · Opstelling

1. Open de voorinstelling compton-180 en druk op Herstel. De invallende röntgengolflengte is 0.05 nm; de verstrooiingshoek staat vast op 180°.
2. Zet de aflezing van de golflengteverschuiving aan.
3. Stel voor elke meting de verstrooiingshoek in (tot dicht bij 180°) en noteer de golflengteverschuiving.

3 · Verzamel gegevens

Zet voor je drie metingen Δλ (y-as) uit tegen de verstrooiingshoek θ (x-as). Lijkt hij vlak te worden nabij 180°?

4 · Analyseer

1. 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.
2. 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.

5 · Verdiep

1. 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.
2. Wat zou Δλ zijn bij θ = 0° (helemaal geen verstrooiing)? Is dat natuurkundig zinvol voor een foton dat niet interageert?

De natuurkunde achter dit experiment

← Terug naar experiment

138 gratis printbare labwerkbladen voor natuurkunde