Vraag 19Compton
Schreef je op papier? Maak een foto van je uitwerking op papier. Je foto blijft privé en de nakijker leest hem. Zet je naam er niet op.
Hoe pak je dit aan?
- Lees in de tekst welke twee mogelijkheden Compton noemt en wat die voor de golflengte betekenen.
- Gebruik de formule van Compton om na te gaan wat een andere hoek doet met het verschil in golflengte.
- Denk na over wat dat verschil betekent voor de plaats van elke piek in figuur 4.
- Geef per piek een conclusie en onderbouw die met de formule of de tekst.
Hier verliezen leerlingen punten
- Geef bij elke piek apart aan of hij naar links, naar rechts of op dezelfde plaats komt.
- Zet je redenering stap voor stap op papier, zodat elke conclusie aansluit op de formule.
- Onderbouw je conclusie met een reden uit de tekst of de formule, niet alleen met een richting.
Met een gratis account wordt je antwoord nagekeken per scorepunt, volgens het officiële correctievoorschrift. Wat je hier typt, blijft bewaard.
De vraag als tekst
In 1905 introduceerde Albert Einstein het figuur 1 fotonmodel voor straling, waarvoor hij pas in 1926 de Nobelprijs kreeg. Het duurde namelijk tot 1923 voordat dit model algemeen geaccepteerd werd. Het was Arthur Compton (zie figuur 1) die toen het fotonmodel toepaste in de verklaring voor de verstrooiing van röntgenstraling door de elektronen in grafiet. In 1927 ontving Compton hiervoor de Nobelprijs. figuur 2 In figuur 2 staat het zogenaamde comptoneffect schematisch weergegeven. Een invallend röntgenfoton botst hierbij op een stilstaand vrij elektron. Het röntgenfoton wordt verstrooid en het elektron krijgt een snelheid v . Het invallende röntgenfoton heeft een golflengte λ en het verstrooide foton een golflengte λ ’. Omdat een foton als een deeltje beschouwd wordt heeft het ook een h impuls. Hiervoor geldt p = λ
Voor het meten van de verstrooiing figuur 3 van röntgenstraling gebruikte Compton de opstelling zoals weergegeven in figuur 3. In deze opstelling wordt röntgenstraling op een blokje grafiet geschoten. De intensiteit van de verstrooide straling wordt door een detector gemeten als functie van de golflengte. De detector kan om het grafiet gedraaid worden waarbij de hoek φ varieert van 0 o tot 135 o . In figuur 4 staan de meetresultaten figuur 4 van Compton weergegeven voor een hoek van 135° . Er zijn duidelijk twee pieken te zien, bij golflengtes λ en λ′ . Om dit resultaat te verklaren nam Compton aan dat er twee mogelijkheden zijn: 1 De fotonen kunnen verstrooien aan elektronen die gebonden zijn aan de grafietatomen. Hierbij verandert de golflengte van de fotonen niet. 2 De fotonen kunnen verstrooien aan de vrije elektronen in het grafiet. Hierbij verandert de golflengte van de fotonen wel. Op basis van deze aannames en Einsteins fotonmodel leidde Compton af dat er een relatie bestaat tussen de verstrooiingshoek φ en het gemeten verschil in golflengte tussen λ en λ′ . Deze relatie wordt beschreven met de formule van Compton: h Δ λ = λ ' − λ = 1 − cos mc Hierin is: − Δ λ het verschil in golflengte − φ de verstrooiingshoek − h de constante van Planck − m de massa van een elektron − c de lichtsnelheid Als de hoek φ kleiner wordt gemaakt dan 135° zal de afstand tussen de pieken in figuur 4 veranderen.
Leg voor elk van beide pieken uit of deze naar links zal verschuiven, naar rechts zal verschuiven of op dezelfde plaats zal blijven.