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Universidad nacional Abierta y a distancia
Tipo: Ejercicios
1 / 18
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PRÁCTICA 1
PARTE 1
EFECTO COMPTON
César Augusto Hincapié
Cód 6406797
Grupo 14
Tutor
Dolffi Rodríguez Campos
UNIVERDIDAD NACIAONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD
Escuela de Ciencias Básicas Tecnología e Ingeniería
Ingeniería Electrónica
Estructura Molecular
Santiago de Cali, 2017
PRÁCTICA 1
PARTE 1: EFECTO COMPTON
OBJETIVOS
Identificar los fundamentos físicos que describen el efecto compton, relacionándolo con el
efecto fotoeléctrico.
Representar gráficamente y comparar los datos en diferentes ángulos en el detector,
estableciendo la longitud de onda y frecuencia de la radiación dispersada.
Calcular la constante de Compton, determinando la diferencia de longitudes de onda entre
la radiación dispersada y la radiación incidente mediante el ingreso y modificación del
ángulo en el detector.
Determinar la constante de Planck que se produce por la longitud de onda de la radiación
dispersada a diferentes ángulos de incidencia.
Comprobar el rango de frecuencia en el cual se presenta el efecto Compton.
MARCO TEÓRICO
PRÁCTICA 1 : EFECTO COMPTON
Ingresar a la dirección http ://www.sc.ehu.es/
sbweb/fisica /cuantica /compton/Compton.htm
Lectura detallada de la descripción del
fenómeno
Ejecutar el simulador, ingresando en el detector
diez ángulos, observando y registrando los datos
correspondientes a la radiación incidente y
radiación difundida y guardando las imagenes
Elaborar una tabla con los datos obtenidos y
realizar las conversiones de Å a m
Calcular la constante λc y la constante de Planck
h, utilizando tres datos presentados en la tabla.
Ingresar a la dirección: http ://
cerezo.pntic .mec.es/~jgrima/
efectocompton.htm
Lectura detallada de la descripción ahí
presentada
Realizar ensayos similiares empleando los datos
del simulador anterior y comparar los resultados
obtenidos para ampliar la información
FIN PRÁCTICA 1
DATOS Y CÁLCULOS SIMULADOR 1: EFECTO COMPTON
Se puede ver en la imagen del simulador que la unidad de medida de la longitud de onda es el
Angstrom (Å) el cual se convierte a unidades de metro, conociendo que
10
1 Å 10 m
. Como
ejemplo se realiza la conversión para la longitud de onda de la radiación dispersa
correspondiente al ángulo de incidencia
. Para las demás se utiliza el mismo
procedimiento aunque no se presente.
10
10 m
10 12
0.01961 10 m 1.961 10 m
La longitud de onda de la radiación incidente (
) en el simulador siempre tiene el mismo valor que
corresponde a los rayos gamma. Es decir
12
0.0187 8 Å 1.878 10 m
( ) (m)
Imagen del simulador 1
0
12
15
12
75
12
90
12
120
12
135
12
150
12
Para los siguientes cálculos la longitud de onda de la radiación incidente es
12
1.878 10 m
. Se
presenta los cálculos para
C
(longitud de onda de Compton) y
h
(constante de Planck) utilizando
tres valores diferentes de la tabla.
Como el desplazamiento de Compton está determinado por la expresión
1 cos
C
,
entonces se deduce que la longitud de onda de Compton se calcula como
1 cos
C
. La
longitud de onda de Compton a su vez es equivalente al cociente de
e
h
m c
, por tanto
C e
h m c
.
Utilizando estás expresiones se obtienen los siguientes resultados para tres datos de la tabla.
DATOS Y CÁLCULOS SIMULADOR 2: EFECTO COMPTON
( ) (m)
Imagen del simulador 2
0
11
15
11
30
11
45
11
60
11
75
11
150
11
CÁLCULOS
y
f
Los siguientes cálculos se realizan con los datos del segundo simulador. Los valores que se obtienen
para
debe coincidir o ser aproximados a los valores respectivos en la tabla del simulador 2.
1. Para
12
15 y 10 10 m
1
12 12
8
11
1
19
1.008 10 m
10 10 2.426 10 1 cos
2.98 10 Hz
f
f
2. Para
12
45 y 10 10 m
1
12 12
8
11
1
19
1.071 10 m
10 10 2.426 10 1 cos 45
2.80 10 Hz
f
f
3. Para
12
60 y 10 10 m
1
12 12
8
11
1
19
1.121 10 m
10 10 2.426 10 1 cos 60
2.67 10 Hz
f
f
GRÁFICOS
Los siguientes gráficos representan la longitud de onda de la radiación dispersa en función del
ángulo de dispersión para los datos de las dos tablas.
Con los datos del simulador 1
2. Explique en qué rangos del espectro es observable el efecto Compton
Debido al término
C
e
h
m c
, el cual es muy pequeño, aproximadamente
12
, el efecto
Compton sólo es observable para longitudes de onda corta, es decir para radiaciones de elevada
frecuencia, esto es la zona del espectro que corresponde a los rayos X o rayos gamma. Para
longitudes de ondas más grandes es demasiado pequeño el aumento de longitud y por tanto el efecto
Compton no es apreciable.
3. Explique el efecto de las diferentes variables que se emplean en la simulación
Las variables utilizadas en el simulador son la longitud de onda incidente
y el ángulo
de la
radiación que se dispersa al colisionar con el electrón.
Para el experimento la longitud de onda incidente debe ser del orden de
12
, rayos X o rayos
gamma para poder apreciar el efecto Compton.
Respecto al ángulo
, a mayor ángulo mayor es la longitud de onda de la radiación dispersa y por
tanto menor es su frecuencia, lo cual implica una disminución en la energía de la onda. La otra parte
de la energía inicial ha sido transferida al electrón en la colisión.
4. ¿Cuál es la importancia del estudio del efecto Compton?
El efecto Compton es otro de los fenómenos que apoya la teoría corpuscular de la luz. Es decir en el
efecto Compton se puede evidenciar que la luz está constituida de partículas llamadas fotones, pues
de otra manera no sería posible explicar la disminución de la frecuencia de la radiación emitida al
colisionar con un determinado material.
En el campo de las aplicaciones, el efecto Compton es aprovechado para detectar enfermedades
óseas como la osteoporosis.
CONCLUSIONES
Se pudo verificar a través de los simuladores el efecto Compton. El cual, como ya se ha dicho,
consiste en que para poder explicar el por qué la longitud de onda dispersa es mayor que la longitud
de onda de la radiación incidente después de la colisión con electrones libres del material, se debe
aceptar que la luz está constituida de partículas llamadas fotones y cada uno de estos tiene una
energía cinética y una cantidad de movimiento. La colisión es elástica de tal manera que la energía
del sistema fotón-electrón se conserva al igual que la cantidad total del movimiento del mismo
sistema.
Compton dedujo que la longitud de onda de la radiación dispersa es proporcional al ángulo de
dispersión.
El efecto Compton sólo es observable para longitudes de onda menores o iguales a
12
ya que
este orden es comparable al orden la longitud de onda Compton
12
2.43 10 m
C
.
BIBLIOGRAFÍA
