Calculadora de dispersión de Compton

Calculadora de dispersión de Compton | Herramienta online gratis | Elysia Tools

Guía de uso de la herramienta

Conoce cuándo usar esta herramienta, qué admite y cómo la aplican los usuarios.

Datos clave

Categoría: Science & Education
Tipos de entrada: number, select
Tipo de salida: text
Cobertura de ejemplos: 4
API disponible: Sí

Resumen

Esta calculadora de dispersión de Compton determina el desplazamiento de longitud de onda, las energías resultantes y las trayectorias tras la colisión inelástica entre un fotón de rayos X y un electrón libre en reposo. Mediante la fórmula fundamental Δλ = (h/m_e·c)(1 − cos θ), la herramienta calcula con precisión la longitud de onda y la energía del fotón dispersado, la energía cinética cedida al electrón de retroceso y el ángulo de retroceso correspondiente.

Cuándo usarlo

Al resolver problemas de física moderna, cuántica o radiológica que involucren colisiones fotón-electrón.
Al contrastar mediciones experimentales de espectroscopia de rayos X con la predicción teórica del desplazamiento Compton.
Al calcular la energía transferida y los ángulos de expulsión de electrones en estudios de blindaje o física médica.

Cómo funciona

1Introduce la longitud de onda incidente (λ) seleccionando la unidad correspondiente entre picómetros (pm), ángstroms (Å) o nanómetros (nm).
2Especifica el ángulo de dispersión (θ) del fotón entre 0° y 180°.
3El sistema calcula la longitud de onda Compton del electrón (λ_C ≈ 2.42631 pm) y evalúa el corrimiento espectral Δλ = λ_C(1 − cos θ).
4Obtén al instante la longitud de onda dispersada (λ'), las energías inicial y final en eV/keV, la energía cinética transferida al electrón de retroceso y el ángulo de retroceso φ.

Casos de uso

Resolución y verificación de ejercicios académicos de física cuántica y estructura de la materia.
Análisis de interacciones radiativas en física médica y cálculo de atenuación en radioterapia.
Simulación y diseño conceptual de detectores de rayos gamma y espectrómetros Compton.

Ejemplos

1. Experimento histórico de Compton (Rayos X Kα de molibdeno a 90°)

Estudiante de física cuántica

Contexto

El usuario necesita reproducir los cálculos del experimento original de Arthur Compton de 1923 sobre un blanco de grafito.

Problema

Determinar la longitud de onda dispersada y la energía del electrón para fotones con λ = 71 pm dispersados a un ángulo recto (90°).

Cómo usarlo

Ingresa 71 en la longitud de onda incidente, selecciona 'pm' como unidad y define el ángulo de dispersión en 90°.

{
  "wavelength": 71,
  "wavelengthUnit": "pm",
  "angle": 90
}

Resultado

Obtiene un desplazamiento Δλ de 2.42631 pm, longitud dispersada de 73.4263 pm (16.89 keV) y una transferencia de energía al electrón de 577.04 eV.

2. Retrodispersión máxima de rayos X duros (180°)

Investigador en radioprotección

Contexto

El investigador analiza el escenario de mayor transferencia energética en choques de radiación electromagnética de 100 pm.

Problema

Calcular la energía máxima impartida al electrón cuando un fotón experimenta retrodispersión total.

Cómo usarlo

Preguntas frecuentes

¿Qué representa la longitud de onda Compton del electrón (λ_C)?

Es una constante física definida como h/(m_e·c), equivalente a aproximadamente 2.42631 pm (o 0.02426 Å), que fija la escala del desplazamiento.

¿En qué condiciones se obtiene el desplazamiento máximo de longitud de onda?

Se produce a un ángulo de dispersión θ = 180° (retrodispersión), donde 1 − cos(180°) = 2, alcanzando un valor de desplazamiento de 2λ_C (4.85262 pm).

¿Qué ocurre si el ángulo de dispersión es 0°?

A 0° el fotón se transmite en línea recta sin colisión efectiva: el desplazamiento Δλ es 0, no pierde energía y el electrón no retrocede.

¿Por qué el efecto Compton demuestra la naturaleza corpuscular de la luz?

Porque trata la dispersión como una colisión relativista elástica clásica entre dos partículas discretas (un fotón y un electrón), conservando momento y energía.

¿Qué unidades de longitud de onda admite la calculadora?

{
  "wavelength": 100,
  "wavelengthUnit": "pm",
  "angle": 180
}

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Cuándo usarlo

Cómo funciona

Casos de uso

Ejemplos

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2. Retrodispersión máxima de rayos X duros (180°)

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