కాంప్టన్ విసరణ: 90° వద్ద తరంగదైర్ఘ్య స్థానభ్రంశం

1 · ఊహించండి

X-రే ఫోటాన్ స్వేచ్ఛా ఎలక్ట్రాన్‌పై విసరణ చెందుతుంది. విసరిత ఫోటాన్ తరంగదైర్ఘ్యం మారుతుందా, మారితే స్థానభ్రంశ పరిమాణం విసరణ కోణంపై ఆధారపడుతుందా?

• 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).

2 · అమరిక

1. compton-90 ప్రీసెట్‌ను తెరిచి రీసెట్ నొక్కండి. ఆపాత X-రే తరంగదైర్ఘ్యం 0.05 nm.
2. తరంగదైర్ఘ్య-స్థానభ్రంశ రీడింగ్‌ను చేతనం చేయండి.
3. ప్రతి ప్రయత్నానికి విసరణ కోణాన్ని సెట్ చేసి, తరంగదైర్ఘ్య స్థానభ్రంశాన్ని నమోదు చేయండి.

3 · డేటా సేకరించండి

మీ మూడు ప్రయత్నాల కోసం (1 − cos θ) (x-అక్షం) పై Δλ (y-అక్షం) ప్లాట్ చేయండి. రేఖ మూలబిందువు గుండా సరళంగా ఉందా?

4 · విశ్లేషించండి

1. 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.
2. Δλ ఆపాత తరంగదైర్ఘ్యంపై అసలు ఆధారపడదు — కోణంపైనే అని గమనించండి. వచ్చే X-రే 0.05 nm అయినా 0.5 nm అయినా కాంప్టన్ స్థానభ్రంశం ఒక్కటే ఎందుకో వివరించండి.

5 · విస్తరించండి

1. 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.
2. 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.

ఈ ప్రయోగం వెనుక ఉన్న భౌతిక శాస్త్రం

← ప్రయోగానికి తిరిగి

138 ఉచిత ముద్రించగల భౌతిక శాస్త్ర ప్రయోగ పత్రకాలు