การกระเจิงคอมป์ตัน เปรียบเทียบที่มุมตื้น

1 · ทำนาย

ที่มุมกระเจิงเล็ก โฟตอนแทบไม่เปลี่ยนทิศทาง ระยะเลื่อนความยาวคลื่นของมันจะเล็กลงจนหายไปเมื่อมุมเข้าใกล้ศูนย์หรือไม่

• ใช่ — เมื่อ θ → 0°, (1 − cos θ) → 0 ระยะเลื่อนความยาวคลื่นจึงหายไปสำหรับโฟตอนที่แทบไม่กระเจิง
• ระยะเลื่อนคงที่โดยประมาณแม้ที่มุมเล็ก
• ระยะเลื่อนกลับใหญ่ขึ้นที่มุมเล็ก

2 · จัดเตรียม

1. เปิดค่าที่ตั้งไว้ compton-45 แล้วกดรีเซ็ต ความยาวคลื่นรังสีเอกซ์ตกกระทบคือ 0.08 nm มุมกระเจิงตายตัวที่ 45°
2. เปิดค่าแสดงระยะเลื่อนความยาวคลื่น
3. ตั้งมุมกระเจิงของแต่ละรอบ (มุมเล็ก) แล้วบันทึกระยะเลื่อนความยาวคลื่น

3 · เก็บข้อมูล

พล็อต Δλ (แกน y) กับมุมกระเจิง θ (แกน x) จากสามรอบการทดลอง

4 · วิเคราะห์

1. สำหรับหนึ่งรอบ จงคำนวณ Δλ = (h/(m_ec))(1 − cos θ) เทียบกับตาราง และยืนยันว่าการเลื่อนหดลงเมื่อ θ ลดลง
2. อธิบายว่าเหตุใดโฟตอนที่แทบไม่เบี่ยงเบน (θ น้อย) จึงถ่ายโอนโมเมนตัมให้อิเล็กตรอนน้อยมาก และจึงสูญเสียพลังงานน้อยมาก — จึงมีระยะเลื่อนความยาวคลื่นจิ๋ว

5 · ต่อยอด

1. ต่างจากความยาวคลื่นตกกระทบของการทดลองนี้ (0.08 nm ต่างจาก 0.05 nm ของ compton-90) ระยะเลื่อน Δλ ที่มุมใดมุมหนึ่งจะเหมือนกันในสองการทดลอง อธิบายว่าเหตุใดสูตรคอมป์ตันจึงทำให้ระยะเลื่อนไม่ขึ้นกับความยาวคลื่นของโฟตอนตกกระทบ
2. ที่มุมเล็กมาก Δλ วัดการทดลองได้ยากเมื่อเทียบกับความยาวคลื่นตกกระทบ (ที่ใหญ่กว่ามาก) อธิบายว่าเหตุใดการทดลองการกระเจิงคอมป์ตันจึงมักใช้รังสีเอกซ์ความยาวคลื่นสั้นแทนแสงที่มองเห็น ซึ่งระยะเลื่อนระดับพิโคเมตรที่เล็กอยู่แล้วจะยิ่งสังเกตยาก

ฟิสิกส์เบื้องหลังการทดลองนี้

← กลับไปการทดลอง