Tán xạ Compton: Sự dịch chuyển bước sóng ở 90 °

1 · Dự đoán

Một photon tia X làm tán xạ một electron tự do. Bước sóng của photon tán xạ có thay đổi không, và nếu có thì độ dịch chuyển có phụ thuộc vào góc tán xạ không?

• Sự thay đổi bước sóng là như nhau ở mọi góc độ.
• Có - sự thay đổi bước sóng tăng theo góc tán xạ, đạt cực đại ở 180 ° (thẳng trở lại).
• Bước sóng của photon tán xạ không thay đổi (giống như tán xạ sóng cổ điển).

2 · Thiết lập

1. Mở cài đặt trước compton-90 và nhấn Reset. Bước sóng tia X tới là 0.05 nm.
2. Kích hoạt tính năng đọc sự dịch chuyển bước sóng.
3. Đặt góc tán xạ cho mỗi lần thử và ghi lại sự dịch chuyển bước sóng.

3 · Thu thập dữ liệu

Vẽ đồ thị Δλ (trục y) theo (1 − cos θ) (trục x) cho ba phép thử của bạn. Đường thẳng có đi qua gốc tọa độ không?

4 · Phân tích

1. Đối với một lần thử, hãy tính Δλ = (h/(m_ec))(1 − cos θ) sử dụng h = 6.626×10⁻³⁴ J·s, m_e = 9.109×10⁻³¹ kg, c = 3×10⁸ m/s. So sánh với bảng.
2. Lưu ý Δλ hoàn toàn không phụ thuộc vào bước sóng tới - chỉ phụ thuộc vào góc. Giải thích tại sao độ dịch chuyển Compton là như nhau cho dù tia X tới là 0,05 nm hay 0,5 nm.

5 · Gia hạn

1. Thí nghiệm năm 1923 của Compton là bằng chứng lịch sử cho thấy ánh sáng hành xử giống như các hạt (photon) với động lượng xác định, không chỉ là sóng - một bức tranh thuần túy sóng dự đoán không có sự dịch chuyển bước sóng nào trong sự tán xạ. Giải thích tại sao sự dịch chuyển PHỤ THUỘC bước sóng không thể giải thích được bằng phương pháp cổ điển.
2. Hằng số h/(m_ec) ≈ 2,43 chiều được gọi là bước sóng Compton của electron. Giải thích tại sao điều này đặt ra thang kích thước tự nhiên cho bước sóng của một photon có thể dịch chuyển bao nhiêu khi tán xạ khỏi một electron.

Vật lý đằng sau thí nghiệm này

← Quay lại thử nghiệm