కాంప్టన్ విసరణ: ఒక లఘు-కోణ పోలిక

1 · ఊహించండి

చిన్న విసరణ కోణాల వద్ద ఫోటాన్ దాదాపు దిశ మార్చుకోదు. కోణం సున్నాను సమీపించేకొద్దీ దాని తరంగదైర్ఘ్య స్థానభ్రంశం కూడా నశించిపోతుందా?

• 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.

2 · అమరిక

1. compton-45 ప్రీసెట్‌ను తెరిచి రీసెట్ నొక్కండి. ఆపాత X-రే తరంగదైర్ఘ్యం 0.08 nm; విసరణ కోణం 45° వద్ద స్థిరంగా ఉంది.
2. తరంగదైర్ఘ్య-స్థానభ్రంశ రీడింగ్‌ను చేతనం చేయండి.
3. ప్రతి ప్రయత్నానికి విసరణ కోణాన్ని (చిన్న కోణాలు) సెట్ చేసి, తరంగదైర్ఘ్య స్థానభ్రంశాన్ని నమోదు చేయండి.

3 · డేటా సేకరించండి

మీ మూడు ప్రయత్నాల కోసం విసరణ కోణం θ (x-అక్షం) పై Δλ (y-అక్షం) ప్లాట్ చేయండి.

4 · విశ్లేషించండి

1. ఒక ప్రయత్నానికి, Δλ = (h/(m_ec))(1 − cos θ) లెక్కించండి. పట్టికతో పోల్చండి. θ తగ్గేకొద్దీ స్థానభ్రంశం కుదించుకుపోతుందని నిర్ధారించండి.
2. దాదాపు విచలనం కాని ఫోటాన్ (చిన్న θ) ఎలక్ట్రాన్‌కు చాలా తక్కువ ద్రవ్యవేగాన్ని బదిలీ చేస్తుంది, అందువల్ల చాలా తక్కువ శక్తిని కోల్పోతుంది — అందుకే చిన్న తరంగదైర్ఘ్య స్థానభ్రంశం — ఎందుకో వివరించండి.

5 · విస్తరించండి

1. 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.
2. 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.

ఈ ప్రయోగం వెనుక ఉన్న భౌతిక శాస్త్రం

← ప్రయోగానికి తిరిగి

138 ఉచిత ముద్రించగల భౌతిక శాస్త్ర ప్రయోగ పత్రకాలు