Împrăștierea Compton: deplasarea lungimii de undă la 90°

1 · Prezice

Un foton X se împrăștie pe un electron liber. Se schimbă lungimea de undă a fotonului împrăștiat și, dacă da, depinde cantitatea de deplasare de unghiul de împrăștiere?

• Deplasarea lungimii de undă este aceeași la orice unghi.
• Da — deplasarea lungimii de undă crește cu unghiul de împrăștiere, atingând maximul la 180° (drept înapoi).
• Lungimea de undă a fotonului împrăștiat nu se schimbă (ca la împrăștierea ondulatorie clasică).

2 · Montaj

1. Deschide presetarea compton-90 și apasă Resetează. Lungimea de undă a razei X incidente este 0.05 nm.
2. Activează citirea deplasării lungimii de undă.
3. Setează unghiul de împrăștiere pentru fiecare încercare și înregistrează deplasarea lungimii de undă.

3 · Colectează date

Plotează Δλ (axa y) în funcție de (1 − cos θ) (axa x) pentru cele trei încercări. Linia este dreaptă prin origine?

4 · Analizează

1. Pentru o încercare, calculează Δλ = (h/(m_ec))(1 − cos θ) folosind h = 6.626×10⁻³⁴ J·s, m_e = 9.109×10⁻³¹ kg, c = 3×10⁸ m/s. Compară cu tabelul.
2. Observă faptul că Δλ nu depune deloc de lungimea de undă incidentă — doar de unghi. Explică de ce deplasarea Compton este aceeași fie că raza X venită are 0.05 nm, fie 0.5 nm.

5 · Extinde

1. Experimentul lui Compton din 1923 a fost o dovadă istorică că lumina se comportă ca particule (fotoni) cu impuls definit, nu doar ca unde — o imagine pur ondulatorie prezice că nu există nicio deplasare de lungime de undă la împrăștiere. Explică de ce o deplasare DEPENDENTĂ de lungimea de undă ar fi fost imposibil de explicat clasic.
2. Constanta h/(m_ec) ≈ 2.43 pm se numește lungimea de undă Compton a electronului. Explică de ce aceasta stabilește scara naturală de mărime pentru cât se poate deplasa lungimea de undă a unui foton la împrăștierea pe un electron.

Fizica din spatele acestui experiment

← Înapoi la experiment

138 de fișe de laborator de fizică tipăribile gratuit