Compton-verstrooiing: een vergelijking bij kleine hoek

1 · Voorspel

Bij kleine verstrooiingshoeken verandert een foton nauwelijks van richting. Wordt ook zijn golflengteverschuiving verwaarloosbaar klein naarmate de hoek naar nul gaat?

• Ja — als θ → 0°, gaat (1 − cos θ) → 0, dus de golflengteverschuiving verdwijnt voor een foton dat nauwelijks verstrooit.
• De verschuiving blijft ongeveer constant, ook bij kleine hoeken.
• De verschuiving wordt juist groter bij kleine hoeken.

2 · Opstelling

1. Open de voorinstelling compton-45 en druk op Herstel. De invallende röntgengolflengte is 0.08 nm; de verstrooiingshoek staat vast op 45°.
2. Zet de aflezing van de golflengteverschuiving aan.
3. Stel voor elke meting de verstrooiingshoek in (kleine hoeken) en noteer de golflengteverschuiving.

3 · Verzamel gegevens

Zet voor je drie metingen Δλ (y-as) uit tegen de verstrooiingshoek θ (x-as).

4 · Analyseer

1. Reken voor één meting Δλ = (h/(m_ec))(1 − cos θ) uit. Vergelijk met de tabel. Controleer dat de verschuiving krimpt naarmate θ afneemt.
2. Leg uit waarom een vrijwel onafgebogen foton (kleine θ) zeer weinig impuls op het elektron overdraagt en dus zeer weinig energie verliest — vandaar de piepkleine golflengteverschuiving.

5 · Verdiep

1. Anders dan de invallende golflengte van dit experiment (0.08 nm, anders dan de 0.05 nm van compton-90) zou de golflengteverschuiving Δλ bij elke gegeven hoek in de twee experimenten identiek zijn. Leg uit waarom de Compton-formule de verschuiving onafhankelijk maakt van de golflengte van het inkomende foton.
2. Bij zeer kleine hoeken wordt Δλ experimenteel moeilijk meetbaar tegen de (veel grotere) invallende golflengte. Leg uit waarom Compton-verstrooiingsexperimenten doorgaans kortgolvige röntgenstraling gebruiken in plaats van zichtbaar licht, waar een al piepkleine verschuiving van picometer-orde nog minder zou opvallen.

De natuurkunde achter dit experiment

← Terug naar experiment

138 gratis printbare labwerkbladen voor natuurkunde