Comptonspridning: en jämförelse vid små vinklar

1 · Förutsäg

Vid små spridningsvinklar ändrar en foton knappast riktning. Blir också dess våglängdsförskjutning försvinnande liten när vinkeln närmar sig noll?

• Ja — när θ → 0° går (1 − cos θ) → 0, så våglängdsförskjutningen försvinner för en foton som knappast sprids.
• Förskjutningen förblir ungefär konstant även vid små vinklar.
• Förskjutningen växer faktiskt större vid små vinklar.

2 · Uppbyggnad

1. Öppna förinställningen Compton 45 och tryck på Återställ. Den inkommande röntgenvåglängden är 0.08 nm; spridningsvinkeln är fast på 45°.
2. Aktivera avläsningen av våglängdsförskjutningen.
3. Ställ in spridningsvinkeln för varje försök (små vinklar) och notera våglängdsförskjutningen.

3 · Samla data

Rita Δλ (y-axeln) mot spridningsvinkeln θ (x-axeln) för dina tre försök.

4 · Analysera

1. Beräkna för ett försök Δλ = (h/(m_ec))(1 − cos θ). Jämför med tabellen. Bekräfta att förskjutningen krymper när θ minskar.
2. Förklara varför en knappt avlänkad foton (liten θ) överför mycket lite rörelsemängd till elektronen och därmed förlorar mycket lite energi — därav den pyttesmå våglängdsförskjutningen.

5 · Utvidga

1. Till skillnad från detta experiments inkommande våglängd (0.08 nm, till skillnad från compton-90:s 0.05 nm), skulle våglängdsförskjutningen Δλ vid varje given vinkel vara identisk mellan de två experimenten. Förklara varför Comptonformeln gör förskjutningen oberoende av den inkommande fotonens våglängd.
2. Vid mycket små vinklar blir Δλ svår att mäta experimentellt mot den (mycket större) inkommande våglängden. Förklara varför Comptonspridningsexperiment vanligen använder kortvågig röntgen i stället för synligt ljus, där en redan liten förskjutning på pikometerskala skulle vara ännu svårare att upptäcka.

Fysiken bakom det här experimentet

← Tillbaka till experimentet

138 gratis utskrivbara labblad i fysik