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§17.2 康普顿效应(打印稿).ppt
Chapter 17. 量子物理 §17. 2 康普顿效应 · * · * §17.2 康普顿效应 用X-射线照射到晶体上，在散射光中除与入射波长相同的射线外，还有波长比入射波波长更长的射线，这种现象称作康普顿效应。 康普顿效应 吴有训 1897-1977 A.H.Compton 1892-1962 康普顿散射实验装置及实验结果 散射光 摄谱仪 散射体 x光源 铅板 一、经典电磁波理论面临的问题 经典理论认为：单色电磁波作用在尺寸比波长还要 小的带电粒子上时，带电粒子将受电磁场的扰动而 作等频率电磁振荡，以致向各方向辐射出同频率的 电磁波。 所以，当光被散射体散射时，散射光的频率应该 与入射光的频率相同。 但与实验不符！ 光量理论子认为：光子与自由电子作弹性碰撞，原来静止的自由电子获得动量与能量，入射光子的能量减少，频率降低，波长增长。 二、光量子理论的解释 假设电子和光子的碰撞是完全弹性，则在碰撞过程中，光子和电子组成的系统能量和动量守恒。 根据右图可得： 由 两边平方: 由(3)、(4)化简得： 可知：康普顿散射的散射光波长增量与散射角有关。 ?c称作康普顿波长，则： 1.康普顿效应中，散射波的波长始终大于入射波的 波长： 这与散射后入射光的光子能量减小是一致的。 明确几点： 2.康普顿散射光的 波长与散射角有 关，散射角越 大，散射光的波 长越长。 散射体 x光源 铅板 3.康普顿散射光波长增长与散射物质无关。 由于康普顿散射是入射光子与散射物质内部的自由电子相互发生弹性碰撞的结果，因此对任意一种散射物质，散射光波长的增长相同。 4.原子外层的电子受原子核的束缚较弱，电子近似可 以视作自由电子；原子内层的电子受原子核的束缚 较紧，光子与电子碰撞等效于光子与原子的碰撞。 因此在散射光中有一部 分散射光波长不变。 相对强度 波长 Chapter 17. 量子物理 §17. 2 康普顿效应 · * ·
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