Modern Fizik
90°'de Compton saçılması
θ'yı değiştirin — Δλ = λ_C(1 − cos θ)'nın açıyla nasıl büyüdüğünü izleyin.
90°'de Compton saçılması — etkileşimli Modern Fizik simülasyonu. θ'yı değiştirin — Δλ = λ_C(1 − cos θ)'nın açıyla nasıl büyüdüğünü izleyin. Canlı SI ölçümleri ve rehberli öğreticiyle ücretsiz, tarayıcı tabanlı sanal fizik laboratuvarı.
Compton saçılması
θ'yı değiştirin — Δλ = λ_C(1 − cos θ)'nın açıyla nasıl büyüdüğünü izleyin.
Bir X-ışını fotonu, hemen hemen serbest ve durgun bir elektronla çarpışır. Saçılan foton enerji kaybeder ve dalga boyu Δλ = (h/mₑc)(1 − cos θ) kadar artar. θ = 90°’de kayma Compton dalga boyuna eşittir: λ_C ≈ 2,43 pm. θ’yı döndürün ve kesikli saçılan ışınla Δλ okumasının açıyla büyümesini izleyin — fotonların momentum taşıdığının doğrudan kanıtı.
- Δλ = λ_C(1−cos θ)
- Foton momentumu
Araştırma özeti
Laboratuvarı açmadan önce soruyu planlayın
Bu özet, önceden oluşturulmuş sayfayı yansıtır: yönlendirici soru, yarışan tahminler, değişken rolleri, yöneten yasalar, kurulum, analiz ve geliştirme istemleri görünür kalır ve bu sırayı izler.
Yol gösterici soru
Bir X-ışını fotonu serbest bir elektronu saçar. Saçılan fotonun dalga boyu değişiyor mu ve eğer öyleyse, kayma miktarı saçılma açısına bağlı mı?
Tartılacak tahminler
- Dalgaboyu kayması her açıda aynıdır.
- Evet — dalga boyu kayması saçılma açısıyla birlikte büyür ve 180°'de (düz geriye) maksimuma ulaşır.
- Saçılan fotonun dalga boyu değişmez (klasik dalga saçılımında olduğu gibi).
Değişken roller
Neyi ayarladınız:
- Saçılma açısı θ (°)
Ölçtüğünüz şey:
- Dalgaboyu kayması Δλ (pm)
Araştırma nasıl yürütülüyor?
- Compton-90 ön ayarını açın ve Sıfırla'ya basın. Gelen X-ışınının dalga boyu 0,05 nm'dir.
- Dalgaboyu kayması okumasını etkinleştirin.
- Her deneme için saçılma açısını ayarlayın ve dalga boyu kaymasını kaydedin.
Yöneten denklem
Compton Saçılma Formülü — Δλ = λ_C(1 − cos θ)
Serbest bir elektrondan saçılan bir foton, yalnızca θ saçılma açısına bağlı olarak Δλ = (h/m_ec)(1 − cos θ) kadar daha uzun bir dalga boyuna kayar; bu, fotonların parçacıklar gibi momentum taşıdığının doğrudan kanıtıdır.
Yazdırılabilir çalışma sayfasının öğrencilerden neyi çözmelerini istediği
- Bir deneme için, h = 6.626×10⁻³⁴ J·s, m_e = 9.109×10⁻³¹ kg, c = 2.998×10⁸ m/s. kullanarak Δλ = (h/(m_ec))(1 − cos θ)'yi hesaplayın. Tabloyla karşılaştırın.
- Dikkat edin Δλ gelen dalga boyuna hiç bağlı değildir; yalnızca açıya bağlıdır. Gelen X-ışınının 0,05 nm veya 0,5 nm olmasına bakılmaksızın Compton kaymasının neden aynı olduğunu açıklayın.
Bunun laboratuvarın ötesinde ortaya çıktığı yer
- Compton'un 1923'teki deneyi, ışığın sadece dalgalar değil, belirli bir momentuma sahip parçacıklar (fotonlar) gibi davrandığının tarihi kanıtıydı; tamamen dalga resmi, saçılmada hiçbir dalga boyu değişiminin olmayacağını öngörür. Saçılma açısına bağlı bir değişimin klasik olarak açıklanmasının neden imkansız olduğunu açıklayın.
- h/(m_ec) ≈ 2,43 pm sabitine elektronun Compton dalga boyu denir. Bunun, bir elektron saçılırken bir fotonun dalga boyunun ne kadar değişebileceğine ilişkin doğal boyut ölçeğini neden belirlediğini açıklayın.
- 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
- Hoş geldiniz: Compton 90
- Seçin: Compton düzeneği
- Oynat'a basın
- Foton dalga boyu kayması
- Özellikler panelini açın
- Başardınız!
Sahneyi oluşturmak için etkileşimli simülasyonu açın, Oynat'a basın ve canlı ölçümler ile rehberli bir eğitim eşliğinde keşfedin.