Compton Saçılımı: 90°'de Dalga Boyu Kayması

1 · Tahmin Et

Bir X-ışını fotonu serbest bir elektronu saçar. Saçılan fotonun dalga boyu değişiyor mu ve eğer öyleyse, kayma miktarı saçılma açısına bağlı mı?

• 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).

2 · Kurulum

1. Compton-90 ön ayarını açın ve Sıfırla'ya basın. Gelen X-ışınının dalga boyu 0,05 nm'dir.
2. Dalgaboyu kayması okumasını etkinleştirin.
3. Her deneme için saçılma açısını ayarlayın ve dalga boyu kaymasını kaydedin.

3 · Veri Toplayın

Üç denemeniz için Δλ (y ekseni) ile (1 − cos θ) (x ekseni) grafiğini çizin. Çizgi orijinden düz mü geçiyor?

4 · Analiz et

1. Bir deneme için, h = 6.626×10⁻³⁴ J·s, m_e = 9.109×10⁻³¹ kg, c = 3×10⁸ m/s. kullanarak Δλ = (h/(m_ec))(1 − cos θ)'yi hesaplayın. Tabloyla karşılaştırın.
2. 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.

5 · Uzat

1. 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. Dalga boyuna bağlı bir değişimin klasik olarak açıklanmasının neden imkansız olduğunu açıklayın.
2. 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.

Bu Deneyin Arkasındaki Fizik

← Deneye geri dön