康普顿散射：反向散射的最大位移

1·预测

直接向后（180°）散射的光子将最大可能的动量传递给它击中的电子。这种反向散射情况是否会产生最大可能的康普顿波长偏移？

• 最大偏移发生在其他角度。
• 所有角度（包括 180°）的偏移都是相同的。
• 是的 — 180° 反向散射最大化 (1 − cos θ)，为任何角度提供最大可能的波长偏移。

2·设置

1. 打开「康普顿散射：反向散射的最大位移（compton-180）」预设并按重置。入射X射线波长为0.05 nm；散射角固定为180°。
2. 启用波长偏移读数。
3. 设置每次试验的散射角（接近 180°）并记录波长偏移。

3·收集数据

针对三次试验，绘制Δλ（y轴）相对散射角θ（x轴）的关系图。曲线在接近180°时是否趋于平缓？

4·分析

1. 对于一项试验，计算 Δλ = (h/(m_ec))(1 − cos θ)。与表比较。确认 θ = 180° 得出 Δλ = 2h/(m_ec)，即最大可能值。
2. 使用 (1 − cos θ) 解释为什么 180° 给出最大偏移：cos(180°) = −1，因此 (1 − cos θ) 在该角度达到其最大可能值 2。

5·扩展

1. 在 180° 时，光子完全反转方向，将最大可能的动量传递给电子（动量守恒）。解释为什么最大动量传递对应于光子的最大能量损失（因此最大波长增加）。
2. 当 θ = 0°（完全没有散射）时，Δλ 等于多少？这对于不相互作用的光子有物理意义吗？

这个实验背后的物理原理

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