Compton-Streuung-Rechner

Compton-Streuung-Rechner | Kostenloses Online-Tool | Elysia Tools

Leitfaden zur Tool-Nutzung

Erfahren Sie, wann dieses Tool passt, was es unterstützt und wie Nutzer es anwenden.

Wichtige Fakten

Kategorie: Science & Education
Eingabetypen: number, select
Ausgabetyp: text
Sample-Abdeckung: 4
API bereit: Ja

Überblick

Der Compton-Streuung-Rechner ermittelt präzise die Wellenlängenverschiebung Δλ, die Energie des gestreuten Photons sowie die kinetische Energie und den Rückstoßwinkel des Elektrons bei der inelastischen Streuung von Röntgen- oder Gammastrahlung an freien Elektronen.

Wann verwenden

Zur schnellen Auswertung von Laborversuchen zur Compton-Streuung und modernen Physik.
Zur Bestimmung der maximalen Energieübertragung bei der Rückstreuung hochenergetischer Photonen.
Zur theoretischen Berechnung von Streuwinkeln und Photonenenergien in der Strahlenphysik und Quantenmechanik.

So funktioniert es

1Geben Sie die Wellenlänge des einfallenden Photons ein und wählen Sie die passende Einheit (pm, Å oder nm).
2Tragen Sie den Streuungswinkel θ des Photons zwischen 0° und 180° ein.
3Der Rechner berechnet die Compton-Verschiebung Δλ über die Formel Δλ = (h/(m_e·c))·(1 − cos θ), bestimmt die resultierende Wellenlänge λ' sowie die photonische Restenergie und leitet daraus Energie und Winkel des Rückstoßelektrons ab.

Anwendungsfälle

Physikstudierende, die Praktikumsdaten zur Compton-Streuung verifizieren und die Energieübertragung berechnen.
Lehrkräfte, die Beispielaufgaben zur Quantenmechanik und dem Welle-Teilchen-Dualismus vorbereiten.
Strahlenschutz- und Medizinphysik-Fachkräfte, die Streueffekte von Röntgenstrahlung an Materie analysieren.

Beispiele

1. Klassische 90°-Streuung nach Arthur Compton

Physikstudent

Hintergrund

Im Fortgeschrittenen-Praktikum wird die Streuung von Molybdän-Kα-Röntgenstrahlung an einem Graphittarget untersucht.

Aufgabe

Berechnung der exakten Wellenlängenverschiebung und der Elektronenenergie bei einem Streuwinkel von 90°.

Verwendung

Wellenlänge 71 mit der Einheit 'pm' eingeben und den Winkel auf 90° setzen.

Ergebnis

Δλ entspricht exakt der Compton-Wellenlänge von 2,426 pm, die Photonenwellenlänge steigt auf 73,426 pm und das Elektron erhält 577,0 eV.

2. Maximale Rückstreuung hochenergetischer Strahlung

Dozent für Kernphysik

Hintergrund

Vorbereitung einer Übungsaufgabe zur maximalen Energieabgabe bei frontaler Rückstreuung eines Photons.

Aufgabe

Ermittlung der maximal möglichen Wellenlängenverschiebung bei 100 pm Photonenstrahlung.

Verwendung

Wellenlänge 100 pm und einen Streuwinkel von 180° im Rechner eintragen.

Ergebnis

Die Wellenlängenverschiebung beträgt 4,853 pm (2λ_C) bei einer gestreuten Wellenlänge von 104,853 pm und einem Vorwärtswinkel des Elektrons von 0°.

FAQ

Was ist die Compton-Wellenlänge des Elektrons?

Sie ist eine fundamentale Naturkonstante λ_C = h/(m_e·c) und beträgt rund 2,42631 Pikometer (pm).

Bei welchem Streuwinkel ist die Wellenlängenverschiebung maximal?

Bei einer Rückstreuung von θ = 180° tritt die maximale Verschiebung von genau 2·λ_C (ca. 4,8526 pm) auf.

Was passiert bei einem Streuwinkel von 0°?

Bei θ = 0° findet keine Richtungsänderung oder Wellenlängenverschiebung statt (Δλ = 0), das Photon behält seine volle Energie.

Welche Einheiten für die einfallende Wellenlänge werden unterstützt?

Der Rechner akzeptiert Eingaben in Pikometern (pm), Ångström (Å) und Nanometern (nm).

Wie wird der Rückstoßwinkel des Elektrons bestimmt?

Der Winkel φ des Elektrons wird über die relativistische Beziehung cot φ = (1 + E/(m_e·c²))·tan(θ/2) ermittelt.

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