Comptonovo sipanje: zamik valovne dolžine pri 90°

1 · Predvidi

Foton rentgenskega sevanja se sipe od prostega elektrona. Ali se valovna dolžina sipanega fotona spremeni, in če, ali je od zamika odvisna od kota sipanja?

• Zamik valovne dolžine je enak pri vsakem kotu.
• Da — zamik valovne dolžine raste s kotom sipanja in doseže maksimum pri 180° (naravnost nazaj).
• Valovna dolžina sipanega fotona se ne spremeni (kot pri klasičnem valovnem sipanju).

2 · Pripravi

1. Odpri prednastavitev compton-90 in pritisni Ponastavi. Vpadna valovna dolžina rentgenskih žarkov je 0,05 nm.
2. Omogoči odčitek zamika valovne dolžine.
3. Nastavi kot sipanja za vsak poskus in zabeleži zamik valovne dolžine.

3 · Zberi podatke

Nariši Δλ (os y) proti (1 − cos θ) (os x) za svoje tri poskuse. Ali je črta ravna skozi izhodišče?

4 · Analiziraj

1. Za en poskus izračunaj Δλ = (h/(m_ec))(1 − cos θ) s h = 6.626×10⁻³⁴ J·s, m_e = 9.109×10⁻³¹ kg, c = 3×10⁸ m/s. Primerjaj s tabelo.
2. Opazi, da Δλ ni odvisna od vpadne valovne dolžine nič — samo od kota. Razloži, zakaj je Comptonov zamik enak, ali je prihajajoči rentgenski žarek 0,05 nm ali 0,5 nm.

5 · Razširi

1. Comptonov poskus iz leta 1923 je bil zgodovinski dokaz, da se svetloba obnaša kot delci (fotoni) z določeno gibalno količino, ne samo valovi — čisto valovna slika ne napoveduje nobenega zamika valovne dolžine pri sipanju. Razloži, zakaj bi bil zamik, ODVISEN od valovne dolžine, nemogoč razložiti klasično.
2. Konstanta h/(m_ec) ≈ 2.43 pm se imenuje Comptonova valovna dolžina elektrona. Razloži, zakaj ta določa naravno velikostno lestvico, za koliko se lahko valovna dolžina fotona premakne pri sipanju od elektrona.

Fizika za tem poskusom

← Nazaj na poskus

138 brezplačnih natisljivih fizikalnih delovnih listov