ఆధునిక భౌతిక శాస్త్రం
90° వద్ద కాంప్టన్ విసరణ
θ మార్చండి — Δλ = λ_C(1 − cos θ) కోణంతో పెరుగుతుంది.
90° వద్ద కాంప్టన్ విసరణ — ఇంటరాక్టివ్ ఆధునిక భౌతిక శాస్త్రం సిమ్యులేషన్. θ మార్చండి — Δλ = λ_C(1 − cos θ) కోణంతో పెరుగుతుంది. ప్రత్యక్ష SI కొలతలు, మార్గదర్శిత ట్యుటోరియల్తో కూడిన ఉచిత, బ్రౌజర్ ఆధారిత ఆభాసీ భౌతిక శాస్త్ర ప్రయోగశాల.
కాంప్టన్ విసరణ
θ మార్చండి — Δλ = λ_C(1 − cos θ) కోణంతో పెరగడం చూడండి.
X-రే ఫోటాన్, నిశ్చలంగా ఉన్న దాదాపు స్వేచ్ఛా ఎలక్ట్రాన్తో ఢీ కొడుతుంది. విసరిత ఫోటాన్ శక్తిని కోల్పోయి, దాని తరంగదైర్ఘ్యం Δλ = (h/mₑc)(1 − cos θ) పెరుగుతుంది. θ = 90° వద్ద స్థానభ్రంశం కాంప్టన్ తరంగదైర్ఘ్యానికి సమానం λ_C ≈ 2.43 pm. θ తిప్పి, పొడిగించిన విసరిత కిరణం, Δλ రీడింగ్ కోణంతో పెరగడం చూడండి — ఫోటాన్లు ద్రవ్యవేగాన్ని మోస్తాయని ప్రత్యక్ష నిరూపణ.
- Δλ = λ_C(1−cos θ)
- ఫోటాన్ ద్రవ్యవేగం
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
X-రే ఫోటాన్ స్వేచ్ఛా ఎలక్ట్రాన్పై విసరణ చెందుతుంది. విసరిత ఫోటాన్ తరంగదైర్ఘ్యం మారుతుందా, మారితే స్థానభ్రంశ పరిమాణం విసరణ కోణంపై ఆధారపడుతుందా?
పరిగణించాల్సిన ఊహలు
- తరంగదైర్ఘ్య స్థానభ్రంశం ప్రతి కోణం వద్ద ఒక్కటే ఉంటుంది.
- అవును — తరంగదైర్ఘ్య స్థానభ్రంశం విసరణ కోణంతో పెరుగుతుంది, 180° వద్ద (నేరుగా వెనక్కి) గరిష్ఠానికి చేరుతుంది.
- విసరిత ఫోటాన్ తరంగదైర్ఘ్యం మారదు (శాస్త్రీయ తరంగ విసరణ వలె).
చరరాశి పాత్రలు
మీరు సెట్ చేసేవి:
- విసరణ కోణం θ (°)
మీరు కొలిచేవి:
- తరంగదైర్ఘ్య స్థానభ్రంశం Δλ (pm)
పరిశోధన ఎలా నడుస్తుంది
- compton-90 ప్రీసెట్ను తెరిచి రీసెట్ నొక్కండి. ఆపాత X-రే తరంగదైర్ఘ్యం 0.05 nm.
- తరంగదైర్ఘ్య-స్థానభ్రంశ రీడింగ్ను చేతనం చేయండి.
- ప్రతి ప్రయత్నానికి విసరణ కోణాన్ని సెట్ చేసి, తరంగదైర్ఘ్య స్థానభ్రంశాన్ని నమోదు చేయండి.
పాలక సమీకరణం
కాంప్టన్ విసరణ సూత్రం — Δλ = λ_C(1 − cos θ)
స్వేచ్ఛా ఎలక్ట్రాన్పై విసరణ చెందే ఫోటాన్ Δλ = (h/m_ec)(1 − cos θ) తో పొడవైన తరంగదైర్ఘ్యానికి స్థానభ్రంశం చెందుతుంది, విసరణ కోణం θ పైనే ఆధారపడుతూ — ఫోటాన్లు కణాల వలె ద్రవ్యవేగాన్ని మోసుకెళ్తాయనడానికి ప్రత్యక్ష సాక్ష్యం.
ముద్రించగల కార్యపత్రకం విద్యార్థులను ఏమి కనుగొనమంటుంది
- ఒక ప్రయత్నానికి, h = 6.626×10⁻³⁴ J·s, m_e = 9.109×10⁻³¹ kg, c = 2.998×10⁸ m/s ఉపయోగించి Δλ = (h/(m_ec))(1 − cos θ) లెక్కించండి. పట్టికతో పోల్చండి.
- Δλ ఆపాత తరంగదైర్ఘ్యంపై అసలు ఆధారపడదు — కోణంపైనే అని గమనించండి. వచ్చే X-రే 0.05 nm అయినా 0.5 nm అయినా కాంప్టన్ స్థానభ్రంశం ఒక్కటే ఎందుకో వివరించండి.
ల్యాబ్కు మించి ఇది ఎక్కడ కనిపిస్తుంది
- కాంప్టన్ 1923 ప్రయోగం కాంతి కేవలం తరంగాలు కాదు, నిర్దిష్ట ద్రవ్యవేగం గల కణాలుగా (ఫోటాన్లుగా) ప్రవర్తిస్తుందనడానికి చారిత్రక సాక్ష్యం — సంపూర్ణ తరంగ చిత్రం విసరణలో ఎలాంటి తరంగదైర్ఘ్య స్థానభ్రంశాన్నీ అంచనా వేయదు. కోణంతో మారే (angle-DEPENDENT) స్థానభ్రంశాన్ని శాస్త్రీయంగా వివరించడం అసాధ్యమని ఎందుకో వివరించండి.
- స్థిరాంకం h/(m_ec) ≈ 2.43 pm ను ఎలక్ట్రాన్ యొక్క కాంప్టన్ తరంగదైర్ఘ్యం అంటారు. ఎలక్ట్రాన్పై విసరణ చెందినప్పుడు ఫోటాన్ తరంగదైర్ఘ్యం ఎంత వరకు మారగలదో అనే సహజ పరిమాణ స్కేల్ను ఇది ఎందుకు నిర్ణయిస్తుందో 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 90 కు స్వాగతం
- కాంప్టన్ సెటప్ ఎంచుకోండి
- ప్లే నొక్కండి
- ఫోటాన్ తరంగదైర్ఘ్య స్థానభ్రంశం
- లక్షణాల ప్యానెల్ తెరవండి
- మీరు సాధించారు!
దృశ్యం నిర్మించడానికి, ప్లే నొక్కడానికి, ప్రత్యక్ష కొలతలు, మార్గదర్శిత ట్యుటోరియల్తో అన్వేషించడానికి ఇంటరాక్టివ్ సిమ్యులేషన్ తెరవండి.