康普顿散射虚拟仿真实验设计及教学实践

作者：杨智慧; 刘海林; 王晓峰; 段琛; 成斌; 吴奕初^*

来源：实验室研究与探索, 2021, 40(03): 102-128.

DOI：10.19927/j.cnki.syyt.2021.03.022

• γ光子
• 康普顿散射
• 微分散射截面
• 虚拟仿真
• 实验教学

对经典诺贝尔奖实验康普顿散射进行了虚拟仿真设计与开发,并对其在实验教学中的具体应用进行了设计和实践。利用蒙特卡罗模拟方法和3D仿真技术构建了虚拟仿真实验系统,模拟实验场景和实验过程,将传统的"高危"实验变为安全常规的教学实验;利用虚拟放射源和符合测量技术的优势,拓展和改进了实验内容和方法,测量并计算了NaI闪烁体探测器对不同γ射线的探测效率,解决了传统实验只能依靠经验公式计算相对反应截面的难题,验证了康普顿散射的光子能量及相对微分截面与散射角的关系。采用问题导向式教学方法将仿真实验应用于实验教学,以虚促实,因材施教,培养学生科学研究和探索的能力。