Comptonspridning: våglängdsförskjutning vid 90°

1 · Förutsäg

En röntgenfoton sprids mot en fri elektron. Ändras den spridda fotonens våglängd, och i så fall, beror förskjutningens storlek av spridningsvinkeln?

• Våglängdsförskjutningen är densamma vid varje vinkel.
• Ja — våglängdsförskjutningen växer med spridningsvinkeln och når sitt maximum vid 180° (rakt bakåt).
• Den spridda fotonens våglängd ändras inte (som vid klassisk vågspridning).

2 · Uppbyggnad

1. Öppna förinställningen Compton 90 och tryck på Återställ. Den inkommande röntgenvåglängden är 0.05 nm.
2. Aktivera avläsningen av våglängdsförskjutningen.
3. Ställ in spridningsvinkeln för varje försök och notera våglängdsförskjutningen.

3 · Samla data

Rita Δλ (y-axeln) mot (1 − cos θ) (x-axeln) för dina tre försök. Är linjen rät och genom origo?

4 · Analysera

1. Beräkna för ett försök Δλ = (h/(m_ec))(1 − cos θ) med h = 6.626×10⁻³⁴ J·s, m_e = 9.109×10⁻³¹ kg, c = 3×10⁸ m/s. Jämför med tabellen.
2. Lägg märke till att Δλ inte alls beror av den inkommande våglängden — bara av vinkeln. Förklara varför Comptonförskjutningen är densamma oavsett om den inkommande röntgen är 0.05 nm eller 0.5 nm.

5 · Utvidga

1. Comptons experiment 1923 var ett historiskt bevis på att ljus uppför sig som partiklar (fotoner) med bestämd rörelsemängd, inte bara vågor — en rent vågbaserad bild förutsäger ingen våglängdsförskjutning alls vid spridning. Förklara varför en våglängdsBEROENDE förskjutning skulle ha varit omöjlig att förklara klassiskt.
2. Konstanten h/(m_ec) ≈ 2.43 pm kallas elektronens Comptonvåglängd. Förklara varför den sätter den naturliga storleksskalan för hur mycket en fotons våglängd kan förskjutas vid spridning mot en elektron.

Fysiken bakom det här experimentet

← Tillbaka till experimentet

138 gratis utskrivbara labblad i fysik