Compton-Wellenlänge aus Δλ(θ)
Bekannte einfallende Röntgenlinie. Messen Sie λ′ bei mehreren Winkeln und bestimmen Sie λ_C aus der Ausgleichsgeraden Δλ gegen (1 − cos θ).
Ziel des Versuchs
λ_C = h/(m_e c) aus Δλ = λ_C (1 − cos θ) bestimmen. Die Steigung von Δλ gegen (1 − cos θ) ist gleich λ_C.
Geräte
- Röntgenlinie (bekannte λ)
- Streukörper
- Spektrometer
- Goniometer
Versuch
Theorie
Compton-Effekt: die Streuung an einem quasifreien Elektron verschiebt λ um einen Betrag, der nur von θ abhängt, nicht von der einfallenden λ. Der Aufbau blendet Δλ, λ′ und die analytische Kurve aus. Die einfallende λ ist bekannt. Das Spektrometer liefert λ′ nach dem Speichern.
Durchführung
- Die einfallende λ ist fest und bekannt. Ändern Sie nur den Streuwinkel θ.
- Speichern Sie. Das Spektrometer trägt λ′ mit kleinem Rauschen ein. Es gibt keine laufende Anzeige von Δλ oder λ_C.
- Die Tabelle berechnet Δλ = λ′ − λ und 1 − cos θ. Wiederholen Sie das für mindestens 6 Winkel etwa von 20° bis 160°.
- Bestimmen Sie die lineare Ausgleichsgerade Δλ gegen (1 − cos θ); die Steigung ist gleich λ_C in pm. Vergleichen Sie mit dem Referenzwert.
Schlussfolgerung
Die bestimmte Compton-Wellenlänge stimmt mit h/(m_e c) überein. Wesentliche Unsicherheiten: Rauschen des Spektrometers und die Idealisierung eines freien, ruhenden Elektrons.