Modern fysik
Comptonspridning bakåt (180°)
Vid θ = 180° är våglängdsförskjutningen maximal (2λ_C).
Comptonspridning bakåt (180°) — interaktiv Modern fysik-simulering. Vid θ = 180° är våglängdsförskjutningen maximal (2λ_C). Gratis virtuellt fysiklabb i webbläsaren med SI-mätningar i realtid och en guidad genomgång.
Bakåtspridning
Vid θ = 180° är våglängdsförskjutningen maximal (2λ_C).
Bakåtspridning vid θ = 180° ger den maximala Comptonförskjutningen Δλ_max = 2λ_C, eftersom cos 180° = −1. Den inkommande fotonen ger ifrån sig mest rörelsemängd till den återstudsande elektronen; den spridda fotonen lämnar kollisionen med längst våglängd och lägst energi. Jämför denna gräns med mindre vinklar på scenen.
- Δλ_max = 2λ_C
- θ = 180°
Undersökningsblad
Planera frågan innan du öppnar labbet
Sammanfattningen speglar den förrenderade sidan: drivande fråga, konkurrerande förutsägelser, variablernas roller, styrande lagar, uppställning, analys- och utvidgningsfrågor förblir synliga och i den här ordningen.
Drivande fråga
En foton som sprids rakt bakåt (180°) överför mest möjlig rörelsemängd till elektronen den träffar. Ger detta bakåtspridningsfall den största möjliga Comptonförskjutningen?
Förutsägelser att väga
- Den maximala förskjutningen sker vid någon annan vinkel.
- Förskjutningen är densamma vid alla vinklar, inklusive 180°.
- Ja — bakåtspridning vid 180° maximerar (1 − cos θ), vilket ger den största möjliga våglängdsförskjutningen för alla vinklar.
Variablernas roller
Det du ställer in:
- Spridningsvinkel θ (°)
Det du mäter:
- Våglängdsförskjutning Δλ (pm)
Så går undersökningen till
- Öppna förinställningen Compton 180 och tryck på Återställ. Den inkommande röntgenvåglängden är 0.05 nm; spridningsvinkeln är fast på 180°.
- Aktivera avläsningen av våglängdsförskjutningen.
- Ställ in spridningsvinkeln för varje försök (närmare och närmare 180°) och notera våglängdsförskjutningen.
Styrande ekvation
Comptonförskjutning vid bakåtspridning — Δλ = λ_C(1 − cos θ)
Comptonformeln Δλ = (h/m_ec)(1 − cos θ) maximeras vid θ = 180°, där (1 − cos θ) = 2, vilket ger den största möjliga våglängdsförskjutningen: Δλ_max = 2h/(m_ec) ≈ 4.85 pm.
Det det utskrivbara arbetsbladet ber eleverna räkna ut
- Beräkna för ett försök Δλ = (h/(m_ec))(1 − cos θ). Jämför med tabellen. Bekräfta att θ = 180° ger Δλ = 2h/(m_ec), det största möjliga värdet.
- Förklara, med (1 − cos θ), varför 180° ger den maximala förskjutningen: cos(180°) = −1, så (1 − cos θ) når sitt största möjliga värde 2 vid den vinkeln.
Var det här syns utanför labbet
- Vid 180° vänder fotonen riktning helt, vilket överför störst möjlig rörelsemängd till elektronen (rörelsemängdens bevarande). Förklara varför maximal rörelsemängdsöverföring motsvarar maximal energiförlust (och därmed maximal våglängdsökning) för fotonen.
- Vid θ = 0° (ingen spridning alls), vad skulle Δλ bli? Ger det fysikalisk mening för en foton som inte växelverkar?
- 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
- Välkommen till Compton 180
- Välj Compton-uppställningen
- Tryck på Spela
- Maximal Comptonförskjutning
- Öppna panelen Egenskaper
- Du klarade det!
Öppna den interaktiva simuleringen för att bygga scenen, tryck på Spela och utforska med mätningar i realtid och en guidad genomgång.