Современная физика
Рассеяние Комптона при 45°
Промежуточный угол — энергия рассеянного фотона падает умеренно.
Рассеяние Комптона при 45° — интерактивная симуляция (Современная физика). Промежуточный угол — энергия рассеянного фотона падает умеренно. Бесплатная виртуальная физическая лаборатория в браузере с живыми измерениями в СИ и сопровождаемым туром.
Угол Комптона
Промежуточный угол — энергия рассеянного фотона падает умеренно.
На промежуточных углах сдвиг длины волны Δλ = λ_C(1 − cos θ) лежит между 0 и 2λ_C. Энергия и импульс делятся между рассеянным фотоном и отдающим электроном; после столкновения ни одна частица не покоится. Используйте θ = 45° как мост между пределами скользящего рассеяния и обратного рассеяния.
- Δλ = λ_C(1−cos θ)
- Сдвиг энергии
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
При малых углах рассеяния фотон едва меняет направление. Становится ли его сдвиг длины волны пренебрежимо малым при стремлении угла к нулю?
Прогнозы для взвешивания
- Да — при θ → 0° (1 − cos θ) → 0, поэтому сдвиг исчезает для фотона, который едва рассеялся.
- Сдвиг остаётся примерно постоянным даже при малых углах.
- Сдвиг даже растёт при малых углах.
Роли переменных
Что вы задали:
- Угол рассеяния θ (°)
Что вы измеряете:
- Сдвиг длины волны Δλ (pm)
Как идёт исследование
- Откройте пресет Комптон-45 и нажмите «Сброс». Длина волны падающего рентгена 0.08 nm; угол рассеяния фиксирован на 45°.
- Включите показание сдвига длины волны.
- Задайте угол рассеяния для каждой пробы (малые углы) и запишите сдвиг длины волны.
Определяющее уравнение
Сдвиг Комптона при малых углах — Δλ = λ_C(1 − cos θ)
При θ → 0° (1 − cos θ) → 0, поэтому Δλ → 0: фотон, едва меняющий направление, едва теряет энергию — в согласии с сохранением импульса при почти незатронутом столкновении.
Что печатный рабочий лист предлагает учащимся вывести
- Для одной пробы вычислите Δλ = (h/(m_ec))(1 − cos θ). Сравните с таблицей. Убедитесь, что сдвиг сжимается при уменьшении θ.
- Объясните, почему почти неотклонённый фотон (малый θ) передаёт электрону очень мало импульса и потому теряет очень мало энергии — отсюда крошечный сдвиг длины волны.
Где это проявляется за пределами лаборатории
- В отличие от падающей длины волны этого эксперимента (0.08 nm, отличной от 0.05 nm в compton-90), сдвиг Δλ при данном угле был бы одинаков в обоих экспериментах. Объясните, почему формула Комптона делает сдвиг независимым от длины волны падающего фотона.
- При очень малых углах Δλ трудно измерить на фоне (гораздо большей) падающей длины волны. Объясните, почему эксперименты по рассеянию Комптона обычно используют коротковолновый рентген, а не видимый свет, где и без того крошечный пикометровый сдвиг был бы ещё незаметнее.
- 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 45°
- Выберите установку Комптона
- Нажмите Play
- Угол задаёт потери энергии
- Откройте панель свойств
- Готово!
Откройте интерактивную симуляцию, чтобы собрать сцену, нажать Play и исследовать с живыми измерениями и сопровождаемым туром.
Открыть интерактивную лабораторию →