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📐 compton scattering 計算機

專業免費的 compton scattering 計算機。純前端本機毫秒級計算、零資料上傳、極致隱私保護。提供詳細公式推導、實例示範與常見問答。

即時推算結果 (Computed Output)
2.4263 皮米(pm)
專業公認計算模型,即時運算完畢
📜 計算歷史記錄 (試算軌跡)
尚無歷史記錄,每次點擊「計算」將在此留下試算軌跡...

什麼是康普頓散射?

康普頓散射描述 X 射線或伽馬射線光子撞擊自由電子或鬆弛束縛電子時,能量如何因碰撞而減損的現象。此效應由阿瑟·康普頓(Arthur Compton)於 1923 年發現,為「光帶有動量、具有粒子特性」提供了決定性的證據。碰撞後,散射光子的波長會比入射光子更長,兩者之間的差值便稱為康普頓位移 Δ\lambda。

公式解析

波長偏移量只取決於散射角 θ,與原始波長無關:

Δ\lambda = ((h) ÷ (m_e c))≤ft(1 - \cosθ\right)

式中 h 為普朗克常數(6.626 × 10^{-34} J·s),m_e 為電子靜止質量(9.109 × 10^{-31} kg),c 為光速(2.998 × 10^{8} m/s)。其中 ((h) ÷ (m_e c)) 即為電子的康普頓波長,約 2.426 × 10^{-12} m(2.426 pm)。當 θ = 0^\circ(向前散射)時偏移為零;當 θ = 180^\circ(反向散射)時偏移達到最大,此時 Δ\lambda = 2 × 2.426 pm。

如何使用本計算機

請輸入入射光子的波長(單位:奈米)以及散射角(單位:度,範圍 0–180)。計算機會回傳以皮米(pm)與奈米(nm)表示的康普頓位移 Δ\lambda,並算出散射後的波長 \lambda^{\prime} = \lambda + Δ\lambda。

範例試算

以散射角 90^\circ 為例,\cos 90^\circ = 0,因此

Δ\lambda = ((h) ÷ (m_e c)) × ≤ft(1 - 0\right) = 2.426 pm.
若入射 X 射線的波長為 0.005 nm(5 pm),則散射後波長變為
5 + 2.426 = 7.426 pm ≈ 0.007426 nm.

使用注意事項與精準校對原則(6 大核心守則)

📐 1. 嚴格對齊輸入量綱與單位

輸入各項數值時請務必確認量綱(例如小時、天數、金額、百分比),避免單位不匹配引發推算偏差。

🔒 2. 純前端本機毫秒級隱私保障

所有計算邏輯 100% 在您的終端瀏覽器內完成,資料絕不上傳伺服器,嚴格守護商業與個人隱私。

📊 3. 符合公認學術與產業計算模型

演算法嚴格遵循國際通用數學公式與標準計算模型,經多重情境交叉核對,數值嚴密精確。

📋 4. 一鍵複製與免登入 PDF 匯出

支援一鍵複製推算結果字串至剪貼簿,亦可直接點擊列印按鈕輸出純淨 PDF 工作報表。

🔄 5. 多情景敏感度動態對比

建議針對極端值與多組預期情景分別試算,觀察輸出數據的波動區間,輔助做出更穩健的決策。

🛡️ 6. 專業諮詢與日常參考免責聲明

本工具運算結果供日常排程、學業研習與事前參考之用,如涉及重大法規或投資決策請諮詢持證專家。

常見問題 (FAQ)

為什麼偏移量與入射波長無關?
公式中只包含常數與散射角,因此在固定的角度下,無論起始波長為何,都會產生相同的絕對偏移量 \(\Delta\lambda\)。
最大可能的偏移量是多少?
當 \(\theta = 180^\circ\) 時,因子(\(1 - \cos\theta\))\(= 2\),可得最大偏移量 \(4.852\,\text{pm}\)。
這個效應適用於可見光嗎?
偏移量僅數皮米(pm),相較於可見光波長(數百奈米)幾乎可以忽略,因此此效應只有在 X 射線與伽馬射線中才能實際測量得到。