Fizyka współczesna
Rozpraszanie wsteczne Comptona (180°)
Przy θ = 180° przesunięcie długości fali jest maksymalne (2λ_C).
Rozpraszanie wsteczne Comptona (180°) — interaktywna symulacja: Fizyka współczesna. Przy θ = 180° przesunięcie długości fali jest maksymalne (2λ_C). Bezpłatne wirtualne laboratorium fizyki w przeglądarce z pomiarami na żywo w SI i samouczkiem prowadzonym.
Rozpraszanie wsteczne
Przy θ = 180° przesunięcie długości fali jest maksymalne (2λ_C).
Rozproszenie wsteczne przy θ = 180° daje maksymalne przesunięcie Comptona Δλ_max = 2λ_C, bo cos 180° = −1. Padający foton przekazuje maksimum pędu odrzuconemu elektronowi; rozproszony foton wychodzi z najdłuższą falą i najniższą energią. Porównaj tę granicę z mniejszymi kątami na scenie.
- Δλ_max = 2λ_C
- θ = 180°
Krótki opis badania
Zaplanuj pytanie, zanim otworzysz pracownię
Krótki opis odzwierciedla stronę statyczną: pytanie badawcze, konkurujące przewidywania, role zmiennych, prawo rządzące i co mierzyć.
Pytanie badawcze
Foton rozproszony dokładnie wstecz (180°) przekazuje najwięcej możliwego pędu trafionemu elektronowi. Czy ten przypadek wsteczny daje największe możliwe przesunięcie Comptona długości fali?
Prognozy do rozważenia
- Maksymalne przesunięcie zachodzi przy innym kącie.
- Przesunięcie jest takie samo przy wszystkich kątach, w tym 180°.
- Tak — rozpraszanie wstecz 180° maksymalizuje (1 − cos θ), dając największe możliwe przesunięcie długości fali dla dowolnego kąta.
Role zmiennych
Co ustawiasz:
- Kąt rozpraszania θ (°)
Co mierzysz:
- Przesunięcie długości fali Δλ (pm)
Jak przebiega badanie
- Otwórz preset compton-180 i naciśnij Reset. Długość fali padającego promieniowania X to 0.05 nm; kąt rozpraszania jest stały 180°.
- Włącz odczyt przesunięcia długości fali.
- Ustaw kąt rozpraszania dla każdej próby (zbliżając się do 180°) i zapisz przesunięcie długości fali.
Równanie rządzące
Przesunięcie Comptona wstecz — Δλ = λ_C(1 − cos θ)
Wzór Comptona Δλ = (h/m_ec)(1 − cos θ) jest maksymalny przy θ = 180°, gdzie (1 − cos θ) = 2, co daje największe możliwe przesunięcie długości fali: Δλ_max = 2h/(m_ec) ≈ 4.85 pm.
Co karta do druku każe uczniom wyliczyć
- Dla jednej próby oblicz Δλ = (h/(m_ec))(1 − cos θ). Porównaj z tabelą. Potwierdź, że θ = 180° daje Δλ = 2h/(m_ec) — wartość maksymalną możliwą.
- Wykorzystując (1 − cos θ), wyjaśnij, dlaczego 180° daje maksymalne przesunięcie: cos(180°) = −1, więc (1 − cos θ) osiąga w tym kącie największą możliwą wartość 2.
Gdzie to wychodzi poza pracownię
- Przy 180° foton odwraca kierunek całkowicie, przekazując maksymalny możliwy pęd elektronowi (zasada zachowania pędu). Wyjaśnij, dlaczego maksymalny przekaz pędu odpowiada maksymalnej stracie energii (a więc maksymalnemu wzrostowi długości fali) fotonu.
- Przy θ = 0° (zupełnie bez rozpraszania) ile wynosiłoby Δλ? Czy to ma sens fizyczny dla fotonu, który nie oddziałuje?
- 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
- Witamy w Comptonie 180
- Zaznacz układ Comptona
- Naciśnij Play
- Maksymalne przesunięcie Comptona
- Otwórz panel Właściwości
- Udało się!
Otwórz interaktywną symulację, zbuduj scenę, naciśnij Play i badaj z pomiarami na żywo oraz przewodnikiem.
Otwórz interaktywną pracownię →