康普顿散射：浅角比较

1·预测

在小散射角下，光子几乎不会改变方向。当角度接近零时，它的波长偏移是否也会变得很小？

• 是的，因为 θ → 0°，(1 − cos θ) → 0，所以对于几乎​​不散射的光子来说，波长偏移消失。
• 即使在小角度下，偏移也大致保持恒定。
• 实际上，在小角度时，偏移会变得更大。

2·设置

1. 打开「康普顿散射：浅角比较（compton-45）」预设并按重置。入射X射线波长为0.08 nm；散射角固定为45°。
2. 启用波长偏移读数。
3. 设置每次试验的散射角（小角度）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。

4·分析

1. 对于一项试验，计算 Δλ = (h/(m_ec))(1 − cos θ)。与表比较。确认偏移随 θ 减小而缩小。
2. 请解释为什么几乎不发生偏转的光子（θ很小）传递给电子的动量非常小，因此损失的能量也非常少——这就是波长偏移极小的原因。

5·扩展

1. 与本实验的入射波长（0.08 nm，与 compton-90 的 0.05 nm 不同）不同，两个实验在任何给定角度下的波长 SHIFT Δλ 都是相同的。解释为什么康普顿公式使位移与入射光子的波长无关。
2. 在非常小的角度下，相对于（大得多的）入射波长，Δλ在实验中变得很难测量。请解释为什么康普顿散射实验通常使用短波长X射线，而不是可见光——因为在可见光下，原本就微小的皮米级偏移将变得更加难以察觉。

这个实验背后的物理原理

← 返回实验