Împrăștierea Compton: deplasarea maximă la retroîmprăștiere

1 · Prezice

Un foton care se împrăștie drept înapoi (180°) transferă cel mai mult impuls posibil electronului pe care îl lovește. Dă acest caz de retroîmprăștiere cea mai mare deplasare Compton posibilă a lungimii de undă?

• Deplasarea maximă se întâmplă la alt unghi.
• Deplasarea este aceeași la toate unghiurile, inclusiv 180°.
• Da — retroîmprăștierea la 180° maximizează (1 − cos θ), dând cea mai mare deplasare posibilă a lungimii de undă pentru orice unghi.

2 · Montaj

1. Deschide presetarea compton-180 și apasă Resetează. Lungimea de undă a razei X incidente este 0.05 nm; unghiul de împrăștiere este fix la 180°.
2. Activează citirea deplasării lungimii de undă.
3. Setează unghiul de împrăștiere pentru fiecare încercare (apropiindu-te de 180°) și înregistrează deplasarea lungimii de undă.

3 · Colectează date

Plotează Δλ (axa y) în funcție de unghiul de împrăștiere θ (axa x) pentru cele trei încercări. Arată că se aplatizează aproape de 180°?

4 · Analizează

1. Pentru o încercare, calculează Δλ = (h/(m_ec))(1 − cos θ). Compară cu tabelul. Confirmă faptul că θ = 180° dă Δλ = 2h/(m_ec), valoarea maximă posibilă.
2. Explică, folosind (1 − cos θ), de ce 180° dă deplasarea maximă: cos(180°) = −1, deci (1 − cos θ) atinge cea mai mare valoare posibilă, 2, la acel unghi.

5 · Extinde

1. La 180°, fotonul își inversează complet direcția, transferând maximul de impuls posibil electronului (conservarea impulsului). Explică de ce transferul maxim de impuls corespunde pierderii maxime de energie (și deci creșterii maxime a lungimii de undă) pentru foton.
2. La θ = 0° (deloc împrăștiere), ce ar egala Δλ? Are sens fizic pentru un foton care nu interacționează?

Fizica din spatele acestui experiment

← Înapoi la experiment

138 de fișe de laborator de fizică tipăribile gratuit