近代物理
90° 康普顿散射
改变 θ——观察 Δλ = λ_C(1 − cos θ) 随角度增大。
90° 康普顿散射——交互式近代物理模拟。改变 θ——观察 Δλ = λ_C(1 − cos θ) 随角度增大。 免费的基于浏览器的虚拟物理实验室，提供实时 SI 测量和分步引导教程。
康普顿散射
改变 θ — 观察 Δλ = λ_C(1 − cos θ) 随角度增大。
一个 X 射线光子与近似静止的自由电子碰撞。散射光子能量减小，波长增量为 Δλ = (h/mₑc)(1 − cos θ)。在 θ = 90° 时，位移等于康普顿波长 λ_C ≈ 2.43 pm。调节 θ，观察虚线散射光线和 Δλ 读数随角度增大——这是光子携带动量的直接证据。
- 康普顿散射 Δλ = λ_C(1−cos θ)
- 光子动量
调查简介
在打开实验室之前计划好问题
这份简介反映预渲染页面：探究问题、相互竞争的预测、变量角色、支配定律、设置以及分析和拓展提示都会按此顺序保持可见。
驾驶问题
X 射线光子会散射自由电子。散射光子的波长是否改变，如果改变，偏移量是否取决于散射角？
预测权重
- 每个角度的波长偏移都是相同的。
- 是的——波长偏移随着散射角的增加而增加，在 180°（直线向后）时达到最大值。
- 散射光子的波长不会改变（就像经典的波散射）。
可变角色
您设置的内容：
- 散射角θ (°)
您测量的内容：
- 波长偏移 Δλ (pm)
调查如何进行
- 打开「康普顿散射：90° 波长偏移（compton-90）」预设并按重置。入射X射线波长为0.05 nm。
- 启用波长偏移读数。
- 设置每次试验的散射角并记录波长偏移。
控制方程
康普顿散射公式 — Δλ = λ_C(1 − cos θ)
自由电子散射的光子会移动到更长的波长，Δλ = (h/m_ec)(1 − cos θ)，仅取决于散射角 θ——直接证据表明光子像粒子一样携带动量。
可打印的工作表要求学生完成什么
- 对于一项试验，使用 h = 6.626×10⁻³⁴ J·s, m_e = 9.109×10⁻³¹ kg, c = 3×10⁸ m/s. 计算 Δλ = (h/(m_ec))(1 − cos θ) 与表进行比较。
- 请注意，Δλ 根本不取决于入射波长，仅取决于角度。解释为什么无论入射 X 射线是 0.05 nm 还是 0.5 nm，康普顿位移都是相同的。
这在实验室之外的地方表现出来
- 康普顿 1923 年的实验是历史性证据，表明光的行为就像具有确定动量的粒子（光子），而不仅仅是波——纯波图预测散射中根本不会发生波长偏移。解释为什么波长相关的偏移无法用经典方法解释。
- 常数 h/(m_ec) ≈ 2.43 pm 称为电子的康普顿波长。解释为什么这设定了光子波长在电子散射时可以移动多少的自然尺寸尺度。
- 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
- 欢迎学习 90° 康普顿散射
- 选择康普顿散射装置
- 按播放
- 光子波长位移
- 打开检查器
- 完成了！
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