Современная физика
Обратное рассеяние Комптона (180°)
При θ = 180° сдвиг длины волны максимален (2λ_C).
Обратное рассеяние Комптона (180°) — интерактивная симуляция (Современная физика). При θ = 180° сдвиг длины волны максимален (2λ_C). Бесплатная виртуальная физическая лаборатория в браузере с живыми измерениями в СИ и сопровождаемым туром.
Обратное рассеяние
При θ = 180° сдвиг длины волны максимален (2λ_C).
Рассеяние назад при θ = 180° даёт максимальный комптоновский сдвиг Δλ_max = 2λ_C, потому что cos 180° = −1. Падающий фотон отдаёт отдающемуся электрону максимум импульса; рассеянный фотон выходит с самой длинной волной и наименьшей энергией. Сравните этот предел с меньшими углами на сцене.
- Δλ_max = 2λ_C
- θ = 180°
Краткое описание исследования
Спланируйте вопрос до открытия лаборатории
Краткое описание повторяет предрендеренную страницу: движущий вопрос, конкурирующие прогнозы, роли переменных, определяющие законы, ход работы, анализ и задания для развития остаются видимыми и в этом порядке.
Движущий вопрос
Фотон, рассеянный прямо назад (180°), передаёт максимально возможный импульс электрону. Даёт ли этот случай обратного рассеяния наибольший возможный сдвиг Комптона?
Прогнозы для взвешивания
- Максимальный сдвиг случается при каком-то другом угле.
- Сдвиг одинаков при всех углах, включая 180°.
- Да — обратное рассеяние 180° максимизирует (1 − cos θ), давая наибольший возможный сдвиг длины волны.
Роли переменных
Что вы задали:
- Угол рассеяния θ (°)
Что вы измеряете:
- Сдвиг длины волны Δλ (pm)
Как идёт исследование
- Откройте пресет Комптон-180 и нажмите «Сброс». Длина волны падающего рентгена 0.05 nm; угол рассеяния фиксирован на 180°.
- Включите показание сдвига длины волны.
- Задайте угол рассеяния для каждой пробы (приближаясь к 180°) и запишите сдвиг длины волны.
Определяющее уравнение
Сдвиг Комптона при обратном рассеянии — Δλ = λ_C(1 − cos θ)
Формула Комптона Δλ = (h/m_ec)(1 − cos θ) максимальна при θ = 180°, где (1 − cos θ) = 2, что даёт наибольший возможный сдвиг длины волны: Δλ_max = 2h/(m_ec) ≈ 4.85 пм.
Что печатный рабочий лист предлагает учащимся вывести
- Для одной пробы вычислите Δλ = (h/(m_ec))(1 − cos θ). Сравните с таблицей. Убедитесь, что θ = 180° даёт Δλ = 2h/(m_ec) — максимально возможное значение.
- Используя (1 − cos θ), объясните, почему 180° даёт максимальный сдвиг: cos(180°) = −1, поэтому (1 − cos θ) достигает наибольшего возможного значения 2 при этом угле.
Где это проявляется за пределами лаборатории
- При 180° фотон полностью разворачивается, передавая максимально возможный импульс электрону (сохранение импульса). Объясните, почему максимальная передача импульса соответствует максимальной потере энергии (а значит максимальному росту длины волны) фотона.
- При θ = 0° (вообще без рассеяния) чему равнялся бы Δλ? Имеет ли это физический смысл для фотона, который не взаимодействует?
- 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
- Добро пожаловать к Комптону 180°
- Выберите установку Комптона
- Нажмите Play
- Максимальный сдвиг Комптона
- Откройте панель свойств
- Готово!
Откройте интерактивную симуляцию, чтобы собрать сцену, нажать Play и исследовать с живыми измерениями и сопровождаемым туром.
Открыть интерактивную лабораторию →