近代物理
45° 康普頓散射
中等角度 — 散射光子能量適度降低。
45° 康普頓散射——互動式近代物理模擬。中等角度 — 散射光子能量適度降低。 免費的瀏覽器物理虛擬實驗室，提供即時 SI 測量與分步引導教學。
康普頓散射角
中等角度 — 散射光子能量適度降低。
中等角度 — 散射光子能量適度降低。
- 康普頓散射 Δλ = λ_C(1−cos θ)
- 能量位移
調查簡介
在打開實驗室之前先規劃好問題
這份簡報反映預先渲染的頁面：探究問題、互相競爭的預測、變數角色、支配定律、設定，以及分析和延伸提示都會以此順序保持可見。
駕駛問題
在小散射角下，光子幾乎不會改變方向。當角度接近零時，它的波長偏移是否也會變得很小？
預測權重
- 是的，因為 θ → 0°，(1 − cos θ) → 0，所以對於幾乎不散射的光子來說，波長偏移消失。
- 即使在小角度下，偏移也大致保持恆定。
- 實際上，在小角度時，偏移會變得更大。
可變角色
您設定的內容：
- 散射角θ (°)
您測量的內容：
- 波長偏移 Δλ (pm)
調查如何進行
- 開啟 compton-45 預設並按下 Reset。入射X射線波長為0.08 nm；散射角固定為45°。
- 啟用波長偏移讀數。
- 設定每次試驗的散射角（小角度）並記錄波長偏移。
控制方程
小角度康普頓位移 — Δλ = λ_C(1 − cos θ)
當θ → 0°時，(1 − cos θ) → 0，因此Δλ → 0：幾乎不改變方向的光子幾乎不損失能量，這與近乎未受擾動碰撞的動量守恆是一致的。
可列印的工作表要求學生完成什麼
- 對於一項試驗，計算 Δλ = (h/(m_ec))(1 − cos θ)。與表比較。確認偏移隨 θ 減小而縮小。
- 請解釋為什麼幾乎不發生偏轉的光子（θ很小）傳遞給電子的動量非常小，因此損失的能量也非常少——這就是波長偏移極小的原因。
這在實驗室之外的地方表現出來
- 與本實驗的入射波長（0.08 nm，與 compton-90 的 0.05 nm 不同）不同，兩個實驗在任何給定角度下的波長 SHIFT Δλ 都是相同的。解釋為什麼康普頓公式使位移與入射光子的波長無關。
- 在非常小的角度下，相對於（大得多的）入射波長，Δλ在實驗中變得很難測量。請解釋為什麼康普頓散射實驗通常使用短波長X射線，而不是可見光——因為在可見光下，原本就微小的皮米級偏移將變得更加難以察覺。
- 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
- 歡迎學習 45° 康普頓散射
- 選擇康普頓散射裝置
- 按播放
- 角度決定能量損失
- 打開學習側欄面板
- 完成了！
打開互動式模擬以構建場景，點擊運行，並透過即時測量和引導式教學進行探索。