Efecto Compton: Verificación de la perdida de energía de los fotones dispersado

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UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE BOLIVAR

Facultad de Ciencias Básicas

Departamento de Física

         Efecto Compton: Verificación de la perdida de energía de los fotones dispersado

Andrea Quinones 1, Sthefany Manjarres2, Valentina Rodriguez3, Sofia Castillo 4, Juan Agamaz5

1Estudiante de ingeniería Química

2Estudiante de ingeniería Naval

3Estudiante de ingeniería Química

4Estudiante de ingeniería Química

5Estudiante de ingeniería de Sistemas y Computación

Grupo G, Subgrupo G3[pic 3]

Resumen

En esta práctica de laboratorio se estudió la radiación térmica en el modelo de un cuerpo negro, para esto se utilizó la ley de Stefan-Boltzmann, la cual demuestra que la intensidad emitida por un cuerpo negro es directamente proporcional a la cuarta potencia de la temperatura absoluta, para comprobar esto se calentó un horno, considerando que este se comporta como un cuerpo negro; con una termopila se captó la radiación electromagnética emitida, esta convierte esa radiación en una diferencia de potencial eléctrico; y con un sensor de temperatura de NiCr-Ni, se midió la variación de las temperaturas. Con la ayuda de un software obtenemos todos los datos necesarios para verificar esta ley.

 Palabras claves: Cuerpo negro, radiación, temperatura, termopila.

Abstract

In this laboratory practice, the thermal radiation in the model of a black body was studied, for this the Stefan-Boltzmann law was used, which shows that the intensity emitted by a black body is directly proportional to the fourth power of the temperature absolutely, to verify this, an oven was heated, considering that it behaves like a black body; with a thermopile, the emitted electromagnetic radiation was captured, this converts that radiation into an electric potential difference; and with a NiCr-Ni temperature sensor, the variation of the temperatures was measured. With the help of a software we obtain all the necessary data to verify this law.

Keywords: Black body, radiation, temperature, thermopile.[pic 4]

1. Introducción

En la siguiente practica de laboratorio se realizarán experimentos a partir del efecto Compton, este consiste en el aumento de la longitud de onda de un fotón cuando choca con un electrón libre y pierde parte de su energía, se realizará el experimento usando el software CASSYLABB.

1. Objetivo General

• Verificar experimentalmente el efecto Compton.

1. Objetivos Específicos

• Analizar los resultados obtenidos empíricamente con los teóricos.
• Estudiar el comportamiento de la longitud de onda en el efecto Compton

1. Marco Teórico

Efecto Compton

En 1923, el físico A.H Compton observo una variación en la longitud de onda de rayos X dispersados por un cuerpo dispersante y la explico en la función de la naturaleza corpuscular de los rayos X.

El efecto Compton consiste en el aumento de la longitud de onda cuando choca con un electron libre y pierde parte de su energía.

La variación de la longitud de onda de los fotones dispersados puede calcularse a través de la relación de Compton:

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Donde:

•   es la constante de Plank.[pic 6]
•   es la masa del electron.[pic 7]
• C es la velocidad de la luz.
•   es el angulo entre los fotones incidentes y dispersados.[pic 8]

1. Montaje Experimental

El montaje de esta experiencia se conecta un sensor CASSY al computador, se conecta la etapa de salida del contador de centelleo con la unidad MCA y la fuente de alimentación de alta tensión, luego se coloca la placa de experimentación del equipo del efecto Compton y el blindaje de plomo respectivo.

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1. Datos Experimentales

Se uso como radiación incidente de la producida por una muestra de Cesio.137 con una energía de 661.66 KeV. Se registro con un contador de centelleo la energía del foton dispersado por una muestra de aluminio para diferentes angulos de dispersión.

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1. Análisis de Datos

1)

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2)

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Tabla 2. Energia de fotones en Joules

Sabiendo que la masa del electron equivale a  y la velocidad de la luz . Utilizando la Ecuación 7 se hallara los valores de la energia de los fotones dispersados . [pic 13][pic 14][pic 15]

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Resolviendo:

• Para el ángulo 30°

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• Para el ángulo 45°

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• Para el ángulo de 60°

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• Para el ángulo de 90°

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• Para el ángulo de 120°

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Tabla 3. Energia de los fotones experimentales

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