Atom- und Kernphysik
Kernphysik P6.5.6 Compton-Effekt P6.5.6.1 Quantitative Beobachtung des Compton-Effekts
P6.5.6.1
Quantitative Beobachtung des Compton-Effekts (P6.5.6.1)
Kat.-Nr.
Bezeichnung
559 800
Gerätesatz Compton-Streuung
1
559 809
CS-137-Präparat, 3,7 MBq
1
559 845
Nuklidgemisch-Strahler a, b, g
1
559 901
Szintillationszähler
1
559 912
Detektor-Ausgangsstufe
1
521 68
Hochspannungs-Netzgerät, 1,5 kV
1
524 013
Sensor-CASSY 2
1
524 058
VKA-Box
1
524 220
CASSY Lab 2
1
zusätzlich erforderlich: PC mit Windows XP/Vista/7
1
Beim Compton-Effekt überträgt ein Photon einen Teil seiner Energie E0 und seines Impulses E0 c c: Vakuumlichtgeschwindigkeit p0 =
durch elastischen Stoß auf ein freies Elektron. Dabei gilt der Energieund Impulssatz wie beim Zweierstoß in der Mechanik. Energie E0 E0 1+ ⋅ (1 − cos ϑ) m ⋅ c2 m: Ruhmasse des Elektrons
E ( ϑ) =
und Impuls p=
E c
des gestreuten Photons hängen vom Streuwinkel J ab. Der streuwinkelabhängige Wirkungsquerschnitt wird durch die Klein-NishinaFormel beschrieben: p p ⋅ 0 + − sin2 ϑ p p0 m: klassischer Elektronenradius
d σ 1 2 p2 = ⋅ r0 ⋅ 2 dΩ 2 p0 r0 : 2,5 ⋅ 10-15
Im Versuch P6.5.6.1 wird die Compton-Streuung von g-Quanten der Energie E0 = 667 keV an den quasifreien Elektronen eines Aluminiumstreuers untersucht. In Abhängigkeit vom Streuwinkel J nimmt ein kalibrierter Szintillationszähler jeweils eine g-Spektrum „mit“ und „ohne“ Aluminiumstreuer auf. Die weitere Auswertung stützt sich auf den Gesamtabsorptions-Peak des Differenzspektrums. Aus dessen Lage erhält man die Energie E(J). Seine integrale Zählrate N(J) wird mit dem berechneten Wirkungsquerschnitt verglichen.
Schema zur Messanordnung
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