ఆధునిక భౌతిక శాస్త్రం
45° వద్ద కాంప్టన్ విసరణ
మధ్యస్థ కోణం — విసరిత ఫోటాన్ శక్తి మధ్యస్థంగా పడిపోతుంది.
45° వద్ద కాంప్టన్ విసరణ — ఇంటరాక్టివ్ ఆధునిక భౌతిక శాస్త్రం సిమ్యులేషన్. మధ్యస్థ కోణం — విసరిత ఫోటాన్ శక్తి మధ్యస్థంగా పడిపోతుంది. ప్రత్యక్ష SI కొలతలు, మార్గదర్శిత ట్యుటోరియల్తో కూడిన ఉచిత, బ్రౌజర్ ఆధారిత ఆభాసీ భౌతిక శాస్త్ర ప్రయోగశాల.
కాంప్టన్ కోణం
మధ్యస్థ కోణం — విసరిత ఫోటాన్ శక్తి మధ్యస్థంగా పడిపోతుంది.
మధ్యస్థ కోణాల్లో తరంగదైర్ఘ్య స్థానభ్రంశం Δλ = λ_C(1 − cos θ), 0, 2λ_C ల మధ్య ఉంటుంది. శక్తి, ద్రవ్యవేగం విసరిత ఫోటాన్, ప్రయోగించుకునే ఎలక్ట్రాన్ల మధ్య పంచుబడతాయి; ఢీ తర్వాత ఏ కణమూ నిశ్చలంలో ఉండదు. θ = 45° ను గ్రేజింగ్, బ్యాక్స్కాటర్ పరిమితుల మధ్య వారధిగా వాడండి.
- Δλ = λ_C(1−cos θ)
- శక్తి స్థానభ్రంశం
దర్యాప్తి సంక్షిప్త వివరణ
ల్యాబ్ తెరిచే ముందు ప్రశ్నను ప్లాన్ చేయండి
ఈ సంక్షిప్త సారాంశం ప్రీరెండర్ చేసిన పేజీని ప్రతిబింబిస్తుంది: ముఖ్య ప్రశ్న, పోటీ ఊహలు, చరరాశి పాత్రలు, నియంత్రక నియమాలు, సెటప్, విశ్లేషణ, విస్తరణ ప్రశ్నలు — ఇవే క్రమంలో కనిపిస్తూ ఉంటాయి.
ముఖ్య ప్రశ్న
చిన్న విసరణ కోణాల వద్ద ఫోటాన్ దాదాపు దిశ మార్చుకోదు. కోణం సున్నాను సమీపించేకొద్దీ దాని తరంగదైర్ఘ్య స్థానభ్రంశం కూడా నశించిపోతుందా?
పరిగణించాల్సిన ఊహలు
- అవును — θ → 0° గా, (1 − cos θ) → 0, కాబట్టి దాదాపు విసరణ చెందని ఫోటాన్కు తరంగదైర్ఘ్య స్థానభ్రంశం నశించిపోతుంది.
- చిన్న కోణాల వద్ద కూడా స్థానభ్రంశం దాదాపు స్థిరంగానే ఉంటుంది.
- చిన్న కోణాల వద్ద స్థానభ్రంశం వాస్తవానికి పెరుగుతుంది.
చరరాశి పాత్రలు
మీరు సెట్ చేసేవి:
- విసరణ కోణం θ (°)
మీరు కొలిచేవి:
- తరంగదైర్ఘ్య స్థానభ్రంశం Δλ (pm)
పరిశోధన ఎలా నడుస్తుంది
- compton-45 ప్రీసెట్ను తెరిచి రీసెట్ నొక్కండి. ఆపాత X-రే తరంగదైర్ఘ్యం 0.08 nm; విసరణ కోణం 45° వద్ద స్థిరంగా ఉంది.
- తరంగదైర్ఘ్య-స్థానభ్రంశ రీడింగ్ను చేతనం చేయండి.
- ప్రతి ప్రయత్నానికి విసరణ కోణాన్ని (చిన్న కోణాలు) సెట్ చేసి, తరంగదైర్ఘ్య స్థానభ్రంశాన్ని నమోదు చేయండి.
పాలక సమీకరణం
చిన్న కోణాల వద్ద కాంప్టన్ స్థానభ్రంశం — Δλ = λ_C(1 − cos θ)
θ → 0° గా, (1 − cos θ) → 0, కాబట్టి Δλ → 0: దాదాపు దిశ మార్చుకోని ఫోటాన్ దాదాపు శక్తిని కోల్పోదు — దాదాపు కలవని ఢీ కోసం ద్రవ్యవేగ సంరక్షణకు అనుగుణంగా.
ముద్రించగల కార్యపత్రకం విద్యార్థులను ఏమి కనుగొనమంటుంది
- ఒక ప్రయత్నానికి, Δλ = (h/(m_ec))(1 − cos θ) లెక్కించండి. పట్టికతో పోల్చండి. θ తగ్గేకొద్దీ స్థానభ్రంశం కుదించుకుపోతుందని నిర్ధారించండి.
- దాదాపు విచలనం కాని ఫోటాన్ (చిన్న θ) ఎలక్ట్రాన్కు చాలా తక్కువ ద్రవ్యవేగాన్ని బదిలీ చేస్తుంది, అందువల్ల చాలా తక్కువ శక్తిని కోల్పోతుంది — అందుకే చిన్న తరంగదైర్ఘ్య స్థానభ్రంశం — ఎందుకో వివరించండి.
ల్యాబ్కు మించి ఇది ఎక్కడ కనిపిస్తుంది
- ఈ ప్రయోగపు ఆపాత తరంగదైర్ఘ్యం (0.08 nm, compton-90 యొక్క 0.05 nm కంటే భిన్నంగా ఉన్నప్పటికీ), ఏదైనా నిర్దిష్ట కోణం వద్ద తరంగదైర్ఘ్య స్థానభ్రంశం Δλ రెండు ప్రయోగాల మధ్య ఒకేలా ఉంటుంది. కాంప్టన్ సూత్రం స్థానభ్రంశాన్ని వచ్చే ఫోటాన్ తరంగదైర్ఘ్యం నుండి స్వతంత్రంగా ఎందుకు చేస్తుందో వివరించండి.
- చాలా చిన్న కోణాల వద్ద, Δλ ను (అంతకంటే చాలా పెద్ద) ఆపాత తరంగదైర్ఘ్యానికి సంబంధించి ప్రయోగాత్మకంగా కొలవడం కష్టమవుతుంది. ఇప్పటికే చిన్న పికోమీటర్-స్థాయి స్థానభ్రంశం ఇంకా తక్కువ గోచరించే కనిపించే కాంతి కంటే తక్కువ-తరంగదైర్ఘ్య X-రేలను కాంప్టన్ విసరణ ప్రయోగాలు సాధారణంగా ఎందుకు ఉపయోగిస్తాయో వివరించండి.
- 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
- Compton 45 కు స్వాగతం
- కాంప్టన్ సెటప్ ఎంచుకోండి
- ప్లే నొక్కండి
- కోణమే శక్తి నష్టాన్ని నిర్ణయిస్తుంది
- లక్షణాల ప్యానెల్ తెరవండి
- మీరు సాధించారు!
దృశ్యం నిర్మించడానికి, ప్లే నొక్కడానికి, ప్రత్యక్ష కొలతలు, మార్గదర్శిత ట్యుటోరియల్తో అన్వేషించడానికి ఇంటరాక్టివ్ సిమ్యులేషన్ తెరవండి.