Efek Compton – momentum sebuah foton
FisikaFisika kuantum dan intiUsia 17–18Lab virtual
Memuat…
Masuk untuk memainkan
Foton sinar X menumbuk elektron yang diam lalu terhambur dengan sudut θ dan panjang gelombang yang lebih besar: λ′ − λ = (h/mₑc)(1 − cos θ). Seret untuk mengubah sudut hamburan dan baca panjang gelombang serta energi foton sebelum dan sesudah, energi kinetik dan arah elektron terpental, serta diagram vektor yang menunjukkan bahwa momentum kekal: p = p′ + pₑ. Layar Percobaan Compton mengukur spektrum sinar X terhambur dengan spektrometer kristal, dengan puncak tak bergeser dan puncak bergeser; catat pembacaan pada beberapa sudut lalu gambarkan Δλ terhadap (1 − cos θ) untuk menemukan panjang gelombang Compton dan tetapan Planck.
Pelajaran: Dualisme gelombang–partikel: efek Compton
Yang ditunjukkan
Pada 1923 Arthur Compton menemukan bahwa sinar X yang dihamburkan grafit mengandung panjang gelombang kedua yang lebih besar. Ia menjelaskannya dengan memperlakukan sinar X sebagai foton, masing-masing berenergi E = hc/λ dan bermomentum p = h/λ, yang memantul dari elektron bebas seperti bola biliar. Kekekalan energi dan momentum memberi λ′ − λ = (h/mₑc)(1 − cos θ), dengan h/mₑc = 2,43 pm adalah panjang gelombang Compton. Pergeseran hanya bergantung pada sudut, bukan pada panjang gelombang atau bahan, sehingga besar untuk sinar X dan gamma tetapi tak terlihat untuk cahaya. Model menganggap elektron bebas dan diam.
Cara menggunakan
Di Tumbukan foton–elektron, atur Panjang gelombang sinar X λ lalu seret pada gambar atau geser Sudut hamburan θ; tekan Tembakkan foton untuk melihat tumbukan dan Catat untuk menambah baris tabel. Di Percobaan Compton, pilih Balok penghambur dan satu sudut, lalu seret pada grafik atau gunakan Pembacaan spektrometer λ′ beserta tombol − / + untuk menempatkannya di puncak bergeser; tekan Ambil pembacaan. Gambarkan Δλ terhadap (1 − cos θ).
Parameter yang dapat diubah
- Layar Tumbukan foton–elektron, Percobaan Compton
- Panjang gelombang sinar X 2–100 pm
- Sudut hamburan 0–180 °
- Balok penghambur Grafit, Aluminium, Tembaga
- Tampilkan diagram momentum
Pertanyaan untuk dijelajahi
- Mengapa pergeseran pada sudut 90° sama untuk setiap panjang gelombang datang?
- Pada sudut hamburan berapa elektron terpental memperoleh energi kinetik terbesar, dan mengapa?
- Mengapa pergeseran Compton mudah dideteksi dengan sinar X tetapi tidak dengan cahaya tampak?
