Moderna fizika
Comptonovo sipanje pri 45°
Vmesni kot — energija sipanega fotona zmerno pade.
Comptonovo sipanje pri 45° — interaktivna simulacija Moderna fizika. Vmesni kot — energija sipanega fotona zmerno pade. Brezplačen virtualni fizikalni laboratorij v brskalniku z živimi meritvami SI in vodenim vodnikom.
Comptonov kot
Vmesni kot — energija sipanega fotona zmermo pade.
Pri vmesnih kotih leži zamik valovne dolžine Δλ = λ_C(1 − cos θ) med 0 in 2λ_C. Energija in gibalna količina se delita med sipani foton in odbijajoči elektron; po trku noben delec ni v mirovanju. Uporabi θ = 45° kot most med mejama drsenja in vzvratnega sipanja.
- Δλ = λ_C(1−cos θ)
- Zamik energije
Oris preiskave
Načrtuj vprašanje, preden odpreš laboratorij
Oris zrcali predizrisano stran: vodilno vprašanje, tekmujoča predvidevanja, vloge spremenljivk, vodilni zakoni, priprava, analiza in pozivi k razširitvi ostanejo vidni in v tem vrstnem redu.
Vodilno vprašanje
Pri majhnih kotih sipanja foton komajda spremeni smer. Ali njegov zamik valovne dolžine prav tako postane zanemarljivo majhen, ko se kot približuje nič?
Predvidevanja za pretehtanje
- Da — ko θ → 0°, (1 − cos θ) → 0, zato zamik valovne dolžine izgine za foton, ki se komaj sipe.
- Zamik ostane približno konstanten tudi pri majhnih kotih.
- Zamik pravzaprav raste pri majhnih kotih.
Vloge spremenljivk
Kaj nastaviš:
- Kot sipanja θ (°)
Kaj izmeriš:
- Zamik valovne dolžine Δλ (pm)
Kako poteka preiskava
- Odpri prednastavitev compton-45 in pritisni Ponastavi. Vpadna valovna dolžina je 0,08 nm; kot sipanja je fiksen 45°.
- Omogoči odčitek zamika valovne dolžine.
- Nastavi kot sipanja za vsak poskus (majhni koti) in zabeleži zamik valovne dolžine.
Vodilna enačba
Comptonov zamik pri majhnih kotih — Δλ = λ_C(1 − cos θ)
Ko θ → 0°, (1 − cos θ) → 0, torej Δλ → 0: foton, ki komajda spremeni smer, komajda izgubi energijo — skladno z ohranitvijo gibalne količine za skoraj nedotaknjeno trčenje.
Kaj natisnjivi delovni list od učencev zahteva izračunati
- Za en poskus izračunaj Δλ = (h/(m_ec))(1 − cos θ). Primerjaj s tabelo. Potrdi, da zamik se krči, ko θ pada.
- Razloži, zakaj skoraj neodklonjen foton (majhen θ) prenese zelo malo gibalne količine na elektron in zato izgubi zelo malo energije — od tod droben zamik valovne dolžine.
Kje se to pokaže onkraj laboratorija
- Za razliko od vpadne valovne dolžine tega poskusa (0,08 nm, drugačna od 0,05 nm v compton-90), bi bil zamik Δλ pri danem kotu identičen med obema poskusoma. Razloži, zakaj Comptonova formula naredi zamik neodvisen od valovne dolžine prihajajočega fotona.
- Pri zelo majhnih kotih Δλ postane težko meriti poskusno glede na (precej večjo) vpadno valovno dolžino. Razloži, zakaj poskusi Comptonovega sipanja navadno uporabljajo kratkovalovne rentgenske žarke namesto vidne svetlobe, kjer bi bil že sicer droben zamik v pikometrih še manj opazen.
- 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
- Dobrodošli pri Comptonu 45
- Izberi Comptonovo postavitev
- Pritisni Predvajaj
- Kot določa izgubo energije
- Odpri ploščo Lastnosti
- Uspelo ti je!
Odpri interaktivno simulacijo, zgradi prizor, pritisni Predvajaj in raziskuj z živimi meritvami in vodenim vodnikom.
Odpri interaktivni laboratorij →