ฟิสิกส์ยุคใหม่
การกระเจิงคอมป์ตันย้อนกลับ (180°)
ที่ θ = 180° การเลื่อนความยาวคลื่นสูงสุด (2λ_C)
การกระเจิงคอมป์ตันย้อนกลับ (180°) — การจำลองฟิสิกส์ยุคใหม่แบบโต้ตอบ ที่ θ = 180° การเลื่อนความยาวคลื่นสูงสุด (2λ_C) ห้องปฏิบัติการฟิสิกส์เสมือนบนเบราว์เซอร์ที่ใช้ฟรี พร้อมการวัด SI แบบสดและบทแนะนำ
การกระเจิงกลับ
ที่ θ = 180° การเลื่อนความยาวคลื่นมีค่าสูงสุด (2λ_C)
การกระเจิงกลับที่ θ = 180° ให้การเลื่อนคอมป์ตันสูงสุด Δλ_max = 2λ_C เพราะ cos 180° = −1 โฟตอนตกกระทบมอบโมเมนตัมมากที่สุดให้อิเล็กตรอนที่สะท้อนกลับ โฟตอนที่กระเจิงออกมาจะมีความยาวคลื่นยาวที่สุดและพลังงานต่ำที่สุด เปรียบเทียบขีดจำกัดนี้กับมุมที่เล็กกว่าบนเวที
- Δλ_max = 2λ_C
- θ = 180°
สรุปการสืบสวน
วางแผนคำถามก่อนเปิดห้องแล็บ
บทสรุปสะท้อนหน้าที่เรนเดอร์ล่วงหน้า คำถามขับเคลื่อน คำทำนายที่ขัดแย้งกัน บทบาทตัวแปร กฎที่ควบคุม การตั้งค่า การวิเคราะห์ และโจทย์ต่อยอดยังแสดงและเรียงตามลำดับนี้
คำถามขับเคลื่อน
โฟตอนที่กระเจิงย้อนหลังตรง ๆ (180°) ถ่ายโอนโมเมนตัมให้อิเล็กตรอนที่มันชนได้มากที่สุดเท่าที่เป็นไปได้ กรณีกระเจิงกลับนี้ให้ระยะเลื่อนความยาวคลื่นคอมป์ตันมากที่สุดหรือไม่
คำทำนายที่ต้องชั่งใจ
- ระยะเลื่อนสูงสุดเกิดที่มุมอื่น
- ระยะเลื่อนเท่ากันทุกมุม รวมถึง 180°
- ใช่ — การกระเจิงกลับ 180° ทำให้ (1 − cos θ) มากสุด ให้ระยะเลื่อนความยาวคลื่นมากที่สุดเท่าที่มุมใดจะให้ได้
บทบาทของตัวแปร
สิ่งที่คุณตั้ง:
- มุมกระเจิง θ (°)
สิ่งที่คุณวัด:
- การเลื่อนความยาวคลื่น Δλ (pm)
การสืบสวนดำเนินไปอย่างไร
- เปิดค่าที่ตั้งไว้ compton-180 แล้วกดรีเซ็ต ความยาวคลื่นรังสีเอกซ์ตกกระทบคือ 0.05 nm มุมกระเจิงตายตัวที่ 180°
- เปิดค่าแสดงระยะเลื่อนความยาวคลื่น
- ตั้งมุมกระเจิงของแต่ละรอบ (เข้าใกล้ 180°) แล้วบันทึกระยะเลื่อนความยาวคลื่น
สมการควบคุม
ระยะเลื่อนคอมป์ตันที่การกระเจิงกลับ — Δλ = λ_C(1 − cos θ)
สูตรคอมป์ตัน Δλ = (h/m_ec)(1 − cos θ) มีค่าสูงสุดที่ θ = 180° โดย (1 − cos θ) = 2 ให้การเลื่อนความยาวคลื่นที่มากที่สุดเท่าที่เป็นไปได้: Δλ_max = 2h/(m_ec) ≈ 4.85 pm
สิ่งที่ใบงานพิมพ์ได้ให้นักเรียนคิด
- สำหรับหนึ่งรอบ จงคำนวณ Δλ = (h/(m_ec))(1 − cos θ) เทียบกับตาราง และยืนยันว่า θ = 180° ให้ Δλ = 2h/(m_ec) ซึ่งเป็นค่าสูงสุดที่เป็นไปได้
- จงใช้ (1 − cos θ) อธิบายว่าทำไม 180° จึงให้การเลื่อนสูงสุด: cos(180°) = −1 ดังนั้น (1 − cos θ) จึงถึงค่าใหญ่ที่สุดคือ 2 ที่มุมนั้น
สิ่งนี้ปรากฏที่ใดนอกห้องแล็บ
- ที่ 180° โฟตอนกลับทิศทางสมบูรณ์ ถ่ายโอนโมเมนตัมให้อิเล็กตรอนมากที่สุดเท่าที่เป็นไปได้ (การอนุรักษ์โมเมนตัม) อธิบายว่าเหตุใดการถ่ายโอนโมเมนตัมสูงสุดจึงหมายถึงการสูญเสียพลังงานสูงสุด (และจึงเป็นการเพิ่มความยาวคลื่นสูงสุด) ของโฟตอน
- ที่ θ = 0° (ไม่มีการกระเจิงเลย) Δλ จะเท่ากับเท่าใด มันสมเหตุสมผลทางกายภาพหรือไม่สำหรับโฟตอนที่ไม่มีปฏิสัมพันธ์อะไรเลย
- 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
- ยินดีต้อนรับสู่คอมป์ตัน 180
- เลือกชุดคอมป์ตัน
- กดเล่น
- การเลื่อนคอมป์ตันสูงสุด
- เปิดแผงคุณสมบัติ
- ทำได้แล้ว!
เปิดการจำลองแบบโต้ตอบเพื่อสร้างฉาก กดเล่น แล้วสำรวจพร้อมการวัดสดและบทแนะนำ