การกระเจิงคอมป์ตัน ระยะเลื่อนสูงสุดที่การกระเจิงกลับ

1 · ทำนาย

โฟตอนที่กระเจิงย้อนหลังตรง ๆ (180°) ถ่ายโอนโมเมนตัมให้อิเล็กตรอนที่มันชนได้มากที่สุดเท่าที่เป็นไปได้ กรณีกระเจิงกลับนี้ให้ระยะเลื่อนความยาวคลื่นคอมป์ตันมากที่สุดหรือไม่

• ระยะเลื่อนสูงสุดเกิดที่มุมอื่น
• ระยะเลื่อนเท่ากันทุกมุม รวมถึง 180°
• ใช่ — การกระเจิงกลับ 180° ทำให้ (1 − cos θ) มากสุด ให้ระยะเลื่อนความยาวคลื่นมากที่สุดเท่าที่มุมใดจะให้ได้

2 · จัดเตรียม

1. เปิดค่าที่ตั้งไว้ compton-180 แล้วกดรีเซ็ต ความยาวคลื่นรังสีเอกซ์ตกกระทบคือ 0.05 nm มุมกระเจิงตายตัวที่ 180°
2. เปิดค่าแสดงระยะเลื่อนความยาวคลื่น
3. ตั้งมุมกระเจิงของแต่ละรอบ (เข้าใกล้ 180°) แล้วบันทึกระยะเลื่อนความยาวคลื่น

3 · เก็บข้อมูล

พล็อต Δλ (แกน y) กับมุมกระเจิง θ (แกน x) จากสามรอบการทดลอง ดูเหมือนจะราบเข้าใกล้ 180° หรือไม่

4 · วิเคราะห์

1. สำหรับหนึ่งรอบ จงคำนวณ Δλ = (h/(m_ec))(1 − cos θ) เทียบกับตาราง และยืนยันว่า θ = 180° ให้ Δλ = 2h/(m_ec) ซึ่งเป็นค่าสูงสุดที่เป็นไปได้
2. จงใช้ (1 − cos θ) อธิบายว่าทำไม 180° จึงให้การเลื่อนสูงสุด: cos(180°) = −1 ดังนั้น (1 − cos θ) จึงถึงค่าใหญ่ที่สุดคือ 2 ที่มุมนั้น

5 · ต่อยอด

1. ที่ 180° โฟตอนกลับทิศทางสมบูรณ์ ถ่ายโอนโมเมนตัมให้อิเล็กตรอนมากที่สุดเท่าที่เป็นไปได้ (การอนุรักษ์โมเมนตัม) อธิบายว่าเหตุใดการถ่ายโอนโมเมนตัมสูงสุดจึงหมายถึงการสูญเสียพลังงานสูงสุด (และจึงเป็นการเพิ่มความยาวคลื่นสูงสุด) ของโฟตอน
2. ที่ θ = 0° (ไม่มีการกระเจิงเลย) Δλ จะเท่ากับเท่าใด มันสมเหตุสมผลทางกายภาพหรือไม่สำหรับโฟตอนที่ไม่มีปฏิสัมพันธ์อะไรเลย

ฟิสิกส์เบื้องหลังการทดลองนี้

← กลับไปการทดลอง