Moderná fyzika
Comptonov spätný rozptyl (180°)
Pri θ = 180° je posun vlnovej dĺžky maximálny (2λ_C).
Comptonov spätný rozptyl (180°) — interaktívna simulácia Moderná fyzika. Pri θ = 180° je posun vlnovej dĺžky maximálny (2λ_C). Bezplatné virtuálne fyzikálne laboratórium v prehliadači so živými SI meraniami a sprievodcom.
Spätný rozptyl
Pri θ = 180° je posun vlnovej dĺžky maximálny (2λ_C).
Spätný rozptyl pri θ = 180° dáva maximálny Comptonov posun Δλ_max = 2λ_C, pretože cos 180° = −1. Dopadajúci fotón odovzdá najviac hybnosti ustupujúcemu elektrónu; rozptýlený fotón vychádza s najdlhšou vlnovou dĺžkou a najnižšou energiou. Porovnaj tento limit s menšími uhlami na scéne.
- Δλ_max = 2λ_C
- θ = 180°
Prehľad skúmania
Naplánuj otázku ešte pred otvorením laboratória
Stručný opis zrkadlí predrenderovanú stránku: hlavná otázka, súťažiace predikcie, úlohy premenných, riadiace zákony, postavenie, analýza a rozširujúce podnety zostávajú viditeľné a v tomto poradí.
Hlavná otázka
Fotón, ktorý sa rozptýli priamo dozadu (180°), prenáša najviac možnej hybnosti na elektrón, do ktorého narazí. Dáva tento prípad spätného rozptylu najväčší možný Comptonov posun vlnovej dĺžky?
Predikcie na zváženie
- Maximálny posun sa deje pri inom uhle.
- Posun je rovnaký pri všetkých uhloch vrátane 180°.
- Áno — spätný rozptyl 180° maximalizuje (1 − cos θ), dávajúc najväčší možný posun vlnovej dĺžky pre akýkoľvek uhol.
Úlohy premenných
Čo nastavuješ:
- Uhol rozptylu θ (°)
Čo meriaš:
- Posun vlnovej dĺžky Δλ (pm)
Ako skúmanie prebieha
- Otvor predvolbu Compton 180 a stlač Resetovať. Vlnová dĺžka dopadajúceho röntgenu je 0.05 nm; uhol rozptylu je pevne 180°.
- Zapni odčítanie posunu vlnovej dĺžky.
- Nastav uhol rozptylu pre každý pokus (približujúc sa 180°) a zaznamenaj posun vlnovej dĺžky.
Riadiaca rovnica
Comptonov posun pri spätnom rozptyle — Δλ = λ_C(1 − cos θ)
Comptonov vzorec Δλ = (h/m_ec)(1 − cos θ) je maximalizovaný pri θ = 180°, kde (1 − cos θ) = 2, dávajúc najväčší možný posun vlnovej dĺžky: Δλ_max = 2h/(m_ec) ≈ 4.85 pm.
Čo má študentov naučiť tlačiteľný list
- Pre jeden pokus vypočítaj Δλ = (h/(m_ec))(1 − cos θ). Porovnaj s tabuľkou. Potvrď, že θ = 180° dáva Δλ = 2h/(m_ec), maximálnu možnú hodnotu.
- Vysvetli pomocou (1 − cos θ), prečo 180° dáva maximálny posun: cos(180°) = −1, takže (1 − cos θ) dosahuje svoju najväčšiu možnú hodnotu 2 pri tomto uhle.
Kde sa to objavuje mimo laboratória
- Pri 180° fotón úplne obráti smer, prenášajúc maximálnu možnú hybnosť na elektrón (zachovanie hybnosti). Vysvetli, prečo maximálny prenos hybnosti zodpovedá maximálnej strate energie (a teda maximálnemu nárastu vlnovej dĺžky) fotónu.
- Pri θ = 0° (žiadny rozptyl vôbec) — čomu by sa rovnalo Δλ? Dáva to fyzikálny zmysel pre fotón, ktorý neinteraguje?
- 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
- Vitaj pri Comptonovi 180
- Vyber Comptonovu aparatúru
- Stlač Prehrať
- Maximálny Comptonov posun
- Otvor panel Vlastnosti
- Zvládol si to!
Otvor interaktívnu simuláciu na postavenie scény, stlač Prehrať a skúmaj so živými meraniami a sprievodcom.
Otvoriť interaktívne laboratórium →