Comptonovo sipanje: primerjava pri plitvem kotu

1 · Predvidi

Pri majhnih kotih sipanja foton komajda spremeni smer. Ali njegov zamik valovne dolžine prav tako postane zanemarljivo majhen, ko se kot približuje nič?

• 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.

2 · Pripravi

1. Odpri prednastavitev compton-45 in pritisni Ponastavi. Vpadna valovna dolžina je 0,08 nm; kot sipanja je fiksen 45°.
2. Omogoči odčitek zamika valovne dolžine.
3. Nastavi kot sipanja za vsak poskus (majhni koti) in zabeleži zamik valovne dolžine.

3 · Zberi podatke

Nariši Δλ (os y) proti kotu sipanja θ (os x) za svoje tri poskuse.

4 · Analiziraj

1. Za en poskus izračunaj Δλ = (h/(m_ec))(1 − cos θ). Primerjaj s tabelo. Potrdi, da zamik se krči, ko θ pada.
2. 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.

5 · Razširi

1. 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.
2. 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.

Fizika za tem poskusom

← Nazaj na poskus

138 brezplačnih natisljivih fizikalnih delovnih listov