కాంప్టన్ విసరణ: పునఃవిసరణలో గరిష్ఠ స్థానభ్రంశం

1 · ఊహించండి

నేరుగా వెనక్కి (180°) విసరణ చెందే ఫోటాన్ ఢీ కొట్టిన ఎలక్ట్రాన్‌కు అత్యధిక ద్రవ్యవేగాన్ని బదిలీ చేస్తుంది. ఈ పునఃవిసరణ సందర్భం అతిపెద్ద కాంప్టన్ తరంగదైర్ఘ్య స్థానభ్రంశాన్ని ఇస్తుందా?

• గరిష్ఠ స్థానభ్రంశం వేరే ఏదో కోణం వద్ద జరుగుతుంది.
• 180° ఉన్నట్లే, అన్ని కోణాల వద్ద స్థానభ్రంశం ఒక్కటే ఉంటుంది.
• అవును — 180° పునఃవిసరణ (1 − cos θ) ను గరిష్ఠీకరిస్తుంది, ప్రతి కోణానికీ సాధ్యమైన అతిపెద్ద తరంగదైర్ఘ్య స్థానభ్రంశాన్ని ఇస్తుంది.

2 · అమరిక

1. compton-180 ప్రీసెట్‌ను తెరిచి రీసెట్ నొక్కండి. ఆపాత X-రే తరంగదైర్ఘ్యం 0.05 nm; విసరణ కోణం 180° వద్ద స్థిరంగా ఉంది.
2. తరంగదైర్ఘ్య-స్థానభ్రంశ రీడింగ్‌ను చేతనం చేయండి.
3. ప్రతి ప్రయత్నానికి విసరణ కోణాన్ని (180° ను సమీపిస్తూ) సెట్ చేసి, తరంగదైర్ఘ్య స్థానభ్రంశాన్ని నమోదు చేయండి.

3 · డేటా సేకరించండి

మీ మూడు ప్రయత్నాల కోసం విసరణ కోణం θ (x-అక్షం) పై Δλ (y-అక్షం) ప్లాట్ చేయండి. 180° దగ్గర అది సమతలంగా అవుతున్నట్లు కనిపిస్తుందా?

4 · విశ్లేషించండి

1. ఒక ప్రయత్నానికి, Δλ = (h/(m_ec))(1 − cos θ) లెక్కించండి. పట్టికతో పోల్చండి. θ = 180° సాధ్యమైన గరిష్ఠ విలువ Δλ = 2h/(m_ec) ఇస్తుందని నిర్ధారించండి.
2. (1 − cos θ) ఉపయోగించి, 180° గరిష్ఠ స్థానభ్రంశాన్ని ఎందుకు ఇస్తుందో వివరించండి: cos(180°) = −1, కాబట్టి (1 − cos θ) ఆ కోణం వద్ద తన అతిపెద్ద సాధ్యమైన విలువ 2 కు చేరుకుంటుంది.

5 · విస్తరించండి

1. 180° వద్ద, ఫోటాన్ పూర్తిగా దిశ మార్చుకుంటుంది, ఎలక్ట్రాన్‌కు సాధ్యమైన అత్యధిక ద్రవ్యవేగాన్ని బదిలీ చేస్తుంది (ద్రవ్యవేగ సంరక్షణ). గరిష్ఠ ద్రవ్యవేగ బదిలీ ఫోటాన్‌కు గరిష్ఠ శక్తి నష్టానికి (అందువల్ల గరిష్ఠ తరంగదైర్ఘ్య పెరుగుదలకు) సమానమని ఎందుకో వివరించండి.
2. θ = 0° వద్ద (విసరణే జరగకపోవడం), Δλ ఎంత అవుతుంది? పరస్పర చర్య జరగని ఫోటాన్‌కు ఇది భౌతికంగా అర్థవంతంగా ఉంటుందా?

ఈ ప్రయోగం వెనుక ఉన్న భౌతిక శాస్త్రం

← ప్రయోగానికి తిరిగి

138 ఉచిత ముద్రించగల భౌతిక శాస్త్ర ప్రయోగ పత్రకాలు