Work out the kinematics of Compton scattering: a photon of wavelength
collides elastically with a charged particle of mass
. If the photon scatters at angle
, find its outgoing wavelength,
. [Answer:
.]
Passo 1
Vamos resolver um problema de espalhamento Compton, que pertence à área da cinemática na física. Precisamos encontrar o comprimento de onda final (
) de um fóton que colide de forma elástica com uma partícula carregada de massa
e se desvia em um ângulo
. Para isso, vamos precisar entender como a conservação de quantidade de movimento e energia funciona nesse contexto.
Passo 2
No espalhamento Compton, a mudança no comprimento de onda do fóton ocorre devido à transferência de energia e momento para a partícula carregada. A fórmula que descreve essa variação é derivada da conservação da quantidade de movimento e da energia.
Passo 3
A fórmula de Compton nos mostra que o comprimento de onda final
está relacionado ao comprimento de onda inicial
, a constante de Planck
, a massa da partícula
, a velocidade da luz
e o ângulo de espalhamento
. A expressão matemática é:
Resposta
Exercícios relacionados
Particle
, at rest, decays into particles
and
.
(a) Find the energy of the outgoing particles, in terms of the various masses.
(a) Find the energy of the outgoing particles, in terms of the various masses.
Is
timelike, spacelike, or lightlike for a (real) particle of mass
? How about a massless particle? How about a virtual particle?
Particle
, at rest, decays into three or more particles:
.
(a) Determine the maximum and minimum energies that can have in such a decay, in terms of the various masses.
(a) Determine the maximum and minimum energies that
(a) In a two-body scattering event,
, it is convenient to introduce the Mandelstam variables
Show that
.