Επεξεργασία πειραματικών μετρήσεων Compton Αβλεψία στις οδηγίες διδασκαλίας
«Στο φωτοηλεκτρικό φαινόμενο υπάρχει η δυνατότητα συλλογής και επεξεργασίας πειραματικών δεδομένων. Στο φαινόμενο \(Compton\) αν και δεν υπάρχει η δυνατότητα αυτή προτείνονται δραστηριότητες επεξεργασίας πειραματικών δεδομένων όπως για παράδειγμα η παρακάτω:
Σε ένα πείραμα φωτόνια με μήκος κύματος \(λ=1,5 \cdot 10^{-14} m\) σκεδάζονται από ελεύθερα ηλεκτρόνια ενός μετάλλου και η μεταβολή του μήκους κύματός τους \(Δλ\) μετρήθηκε για διάφορες γωνίες σκέδασης.
Το αποτέλεσμα φαίνεται στο παρακάτω γράφημα:
Ζητείται το μήκος κύματος \(λ'\) ενός φωτονίου το οποίο έχει σκεδαστεί κατά γωνία \(φ=150^0\) σε σχέση με την αρχική του διεύθυνση, η ορμή του φωτονίου αυτού \(p'\) και η ενέργειά του \(E'\)».
Δραστηριότητα επεξεργασίας πειραματικών μετρήσεων
Ο μαθητής θα πρέπει να καταλάβει ότι η σχέση που συνδέει την μεταβολή του μήκους κύματος με τη γωνία είναι γραμμική, να σχεδιάσει ίσως μια ευθεία γραμμή και από τη γραφική παράσταση να υπολογίσει την μεταβολή \(Δλ\) για τη συγκεκριμένη γωνία των \(φ=150^0\).
Έπειτα γνωρίζοντας την μεταβολή και το αρχικό μήκος κύματος να υπολογίσει το μήκος κύματος του φωτονίου που σκεδάζεται
\[Δλ = λ' -λ \Rightarrow λ' = Δλ + λ\]και έπειτα την ορμή \(p' = \frac{h}{λ'}\) και την ενέργεια \(E' = h \cdot \frac{c}{λ'}\).
Που είναι η αβλεψία σε αυτή την πρόταση που για τρίτη χρονιά προτείνεται στις οδηγίες διδασκαλίας.
Η μεταβολή του μήκους κύματος στο φαινόμενο \(Compton\) δεν είναι γραμμική συνάρτηση της γωνίας σκέδασης. Η σχέση είναι
\[Δλ = \frac{h}{m_e \cdot c} \cdot (1-cosφ)\]Αν θα θέλαμε να σχεδιάσουμε τη σχέση που συνδέει τη μεταβολή του μήκους κύματος με τη γωνία σκέδασης θα ήταν κάπως έτσι:
Θεωρώ ότι δεν μπορεί κάποιος να ζητήσει από μαθητή να υπολογίσει την μεταβολή του μήκους για συγκεκριμένη γωνία από παρόμοιο διάγραμμα.
Αν θέλουμε όμως να πάμε σε γραμμική σχέση διότι η συγκεκριμένη πρόταση αφορά επεξεργασία πειραματικών δεδομένων ίσως θα ήταν καλύτερο να αναφερθούμε στην εξάρτηση της μεταβολής του μήκους κύματος όχι με τις γωνίες σκέδασης \(φ\) αλλά με το συνημίτονο αυτών των γωνιών.
Τότε θα έπρεπε στις οδηγίες διδασκαλίας το γράφημα να έχει τη σωστή μορφή που είναι αυτή που φαίνεται στην επόμενη εικόνα.
Από την οποία μπορεί εύκολα ο μαθητής με γνωστό το συνημίτονο της γωνίας σκέδασης να υπολογίσει τη μεταβολή του μήκους κύματος.
Μπορεί να αναζητηθεί το άρθρο που φιλοξένησε την ανάρτηση εδώ
blog comments powered by Disqus