Împrăștierea Compton: o comparație la unghi mic

1 · Prezice

La unghiuri mici de împrăștiere, un foton abia își schimbă direcția. Devine și deplasarea lungimii lui de undă neglijabil de mică pe măsură ce unghiul se apropie de zero?

• Da — pe măsură ce θ → 0°, (1 − cos θ) → 0, deci deplasarea lungimii de undă dispare pentru un foton care abia se împrăștie.
• Deplasarea rămâne aproximativ constantă chiar și la unghiuri mici.
• Deplasarea crește de fapt mai mare la unghiuri mici.

2 · Montaj

1. Deschide presetarea compton-45 și apasă Resetează. Lungimea de undă a razei X incidente este 0.08 nm; unghiul de împrăștiere este fix la 45°.
2. Activează citirea deplasării lungimii de undă.
3. Setează unghiul de împrăștiere pentru fiecare încercare (unghiuri mici) 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.

4 · Analizează

1. Pentru o încercare, calculează Δλ = (h/(m_ec))(1 − cos θ). Compară cu tabelul. Confirmă faptul că deplasarea se micșorează pe măsură ce θ scade.
2. Explică de ce un foton aproape nedeflectat (θ mic) transferă foarte puțin impuls electronului și deci pierde foarte puțină energie — de aici deplasarea minusculă de lungime de undă.

5 · Extinde

1. Spre deosebire de lungimea de undă incidentă a acestui experiment (0.08 nm, diferită de 0.05 nm la compton-90), DEPLASAREA Δλ la orice unghi dat ar fi identică între cele două experimente. Explică de ce formula Compton face deplasarea independentă de lungimea de undă a fotonului venit.
2. La unghiuri foarte mici, Δλ devine greu de măsurat experimental față de lungimea de undă incidentă (mult mai mare). Explică de ce experimentele de împrăștiere Compton folosesc de obicei raze X cu lungime de undă scurtă în loc de lumină vizibilă, unde o deplasare deja minusculă, de scara picometrului, ar fi și mai puțin observabilă.

Fizica din spatele acestui experiment

← Înapoi la experiment

138 de fișe de laborator de fizică tipăribile gratuit