Рассеяние Комптона: сравнение при малом угле

1 · Прогноз

При малых углах рассеяния фотон едва меняет направление. Становится ли его сдвиг длины волны пренебрежимо малым при стремлении угла к нулю?

• 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.

2 · Подготовка

1. Откройте пресет Комптон-45 и нажмите «Сброс». Длина волны падающего рентгена 0.08 nm; угол рассеяния фиксирован на 45°.
2. Включите показание сдвига длины волны.
3. Задайте угол рассеяния для каждой пробы (малые углы) и запишите сдвиг длины волны.

3 · Сбор данных

Постройте Δλ (ось y) против угла рассеяния θ (ось x) для трёх проб.

4 · Анализ

1. Для одной пробы вычислите Δλ = (h/(m_ec))(1 − cos θ). Сравните с таблицей. Убедитесь, что сдвиг сжимается при уменьшении θ.
2. Объясните, почему почти неотклонённый фотон (малый θ) передаёт электрону очень мало импульса и потому теряет очень мало энергии — отсюда крошечный сдвиг длины волны.

5 · Развитие

1. 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.
2. 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.

Физика этого эксперимента

← Вернуться к эксперименту