Comptonspridning: maximal förskjutning vid bakåtspridning

1 · Förutsäg

En foton som sprids rakt bakåt (180°) överför mest möjlig rörelsemängd till elektronen den träffar. Ger detta bakåtspridningsfall den största möjliga Comptonförskjutningen?

• 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.

2 · Uppbyggnad

1. Öppna förinställningen Compton 180 och tryck på Återställ. Den inkommande röntgenvåglängden är 0.05 nm; spridningsvinkeln är fast på 180°.
2. Aktivera avläsningen av våglängdsförskjutningen.
3. Ställ in spridningsvinkeln för varje försök (närmare och närmare 180°) och notera våglängdsförskjutningen.

3 · Samla data

Rita Δλ (y-axeln) mot spridningsvinkeln θ (x-axeln) för dina tre försök. Ser det ut som den planar ut nära 180°?

4 · Analysera

1. 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.
2. 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.

5 · Utvidga

1. 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.
2. Vid θ = 0° (ingen spridning alls), vad skulle Δλ bli? Ger det fysikalisk mening för en foton som inte växelverkar?

Fysiken bakom det här experimentet

← Tillbaka till experimentet

138 gratis utskrivbara labblad i fysik