大學物理：13-3 康普頓效應(yīng)

1、攝譜儀,波長為 的X射線經(jīng)散射物質(zhì)散射后，其波長及相對強度可以由晶體和探測器所組成的攝譜儀來測定,1.康普頓效應(yīng),康普頓實驗裝置示意圖,在散射光中除了有與入射光波長0 相同的射線之外，同時還出現(xiàn)一種波長 大于0 的射線稱為康普頓效應(yīng),1) 波長的偏移 隨散射角 而異; 散射角增大時，波長的偏移也隨之增加，而且隨著散射角的增大，原波長的譜線強度減少，而新波長的譜線強度增大,2) 在同一散射角下，對于所有散射物質(zhì),波長的 偏移 都相同,但隨散射物質(zhì)原子序數(shù)的增大原 波長的譜線強度隨之增加，新波長的譜線強度隨 之減小,康普頓實驗的現(xiàn)象,康 普 頓 散 射 與 角 度 的 關(guān) 系,康普頓a散射與角度的

2、關(guān)系,2. 光子理論的解釋,根據(jù)經(jīng)典電磁波理論，當電磁波通過物質(zhì)時，物質(zhì)中帶電粒子將作受迫振動，其頻率等于入射光頻率，所以它所發(fā)射的散射光頻率應(yīng)等于入射光頻率。光的波動理論無法解釋康普頓效應(yīng),2.1 光子理論對康普頓效應(yīng)的解釋,光子理論認為康普頓效應(yīng)是光子和自由電子 作彈性碰撞的結(jié)果，具體解釋如下,光的波動理論無法解釋康普頓效應(yīng),碰撞中交換的能量和碰撞的角度有關(guān)，所以波長的改變和散射角有關(guān),若光子和外層電子相碰撞，光子有一部分能量傳給電子,散射光子的能量減少,于是散射光的波長大于入射光的波長,若光子和束縛很緊的內(nèi)層電子相碰撞，光 子將與整個原子交換能量，由于光子質(zhì)量遠小 于原子質(zhì)量，根據(jù)碰撞理

3、論，碰撞前后光子能 量幾乎不變，波長不變,光子理論對康普頓效應(yīng)的解釋,2.2 康普頓效應(yīng)的定量分析,由能量守恒,由動量守恒,X,X,e,X,康普頓效應(yīng)的定量分析,最后得到,此式說明：波長改變與散射物質(zhì)無關(guān),僅決定于散射角；波長改變隨散射角增大而增加,電子的康普頓波長,計算的理論值與實驗值符合得很好,又根據(jù)公式,康普頓效應(yīng)的定量分析結(jié)論,X射線的散射現(xiàn)象，理論與實驗的符合，不僅有力地證實了光子理論，而且也證實了能量守恒和動量守恒兩條定律，在微觀粒子相互作用的基本過程中，也同樣嚴格地遵守,3.重要意義,康普頓實驗重要意義,康普頓獲得1927年諾貝爾物理學獎,康普頓 （A. H.Compton) 美國人(1892-1962,192526年他用銀的X射線（0 = 5.62nm,三、吳有訓對康普頓效應(yīng)研究的貢獻,吳有訓1923年參加了發(fā)現(xiàn)康普頓效應(yīng)的研究,康普頓效應(yīng)作出了重要貢獻,在同一散射角（ =120 ）測量各種波長的散射,以15種輕重不同的元素為散射物質(zhì),為入射線,光強度，作了大量 X 射線散射實驗,這對證實,工作,吳有訓的康普頓效應(yīng)散射實驗曲線,1、與散射物質(zhì)無關(guān)，僅與散射角有關(guān),曲線表明,散射角,證實了康普頓效應(yīng)的普遍性 證實了兩種散射線的產(chǎn)生機制： 外層電子（自由電子）散射 0 內(nèi)層電子（整個原子）散射,的證據(jù),吳有訓工作的意義,在康普頓的一本著作 “ X Rays i