Compton Saçılımı: Geri Saçılımda Maksimum Kayma
1 · Tahmin Et
Geriye doğru (180°) saçılan bir foton, çarptığı elektrona mümkün olan en yüksek momentumu aktarır. Bu geri saçılma durumu mümkün olan en büyük Compton dalga boyu kaymasını sağlıyor mu?
- Maksimum kayma başka bir açıda gerçekleşir.
- Kayma 180° dahil tüm açılarda aynıdır.
- Evet — 180° geri saçılım en üst düzeye çıkar (1 − cos θ), herhangi bir açı için mümkün olan en büyük dalga boyu kaymasını sağlar.
2 · Kurulum
- Compton-180 ön ayarını açın ve Sıfırla'ya basın. Gelen X-ışınının dalga boyu 0,05 nm'dir; saçılma açısı 180°'de sabitlenmiştir.
- Dalgaboyu kayması okumasını etkinleştirin.
- Her deneme için saçılma açısını ayarlayın (180°'ye yaklaşıyor) ve dalga boyu kaymasını kaydedin.
3 · Veri Toplayın
| Saçılma açısı θ (°) | Dalgaboyu kayması Δλ (pm) |
|---|---|
| 90.00 | |
| 135.00 | |
| 180.00 |
Üç denemeniz için Δλ (y ekseni) ile saçılma açısı θ'yı (x ekseni) çizin. 180° civarında dengeleniyor gibi mi görünüyor?
4 · Analiz et
- Bir deneme için Δλ = (h/(m_ec))(1 − cos θ) değerini hesaplayın. Tabloyla karşılaştırın. θ = 180°'nin Δλ = 2h/(m_ec), mümkün olan maksimum değeri verdiğini doğrulayın.
- (1 − cos θ) kullanarak neden 180°'nin maksimum kaymayı verdiğini açıklayın: cos(180°) = −1, dolayısıyla (1 − cos θ) bu açıda mümkün olan en büyük 2 değerine ulaşır.
5 · Uzat
- 180°'de foton yönü tamamen tersine döner ve mümkün olan maksimum momentumu elektrona aktarır (momentumun korunumu). Foton için maksimum momentum aktarımının neden maksimum enerji kaybına (ve dolayısıyla maksimum dalga boyu artışına) karşılık geldiğini açıklayın.
- θ = 0°'de (hiç saçılma yok), Δλ neye eşit olur? Etkileşime girmeyen bir foton için bunun fiziksel bir anlamı var mı?
Bu Deneyin Arkasındaki Fizik
Geri Saçılımda Compton Değişimi
Compton formülü Δλ = (h/m_ec)(1 - çünkü θ) θ = 180 ° değerinde maksimuma çıkarılır, burada ( 1 - cos θ) = 2 , mümkün olan en büyük dalga boyu kaymasını verir: Δλ_max = 2 h/(m_ec) ≈ 4.85 pm.