原子物理學(xué)第6章X射線

1、教材教材: :原子物理學(xué)原子物理學(xué), ,楊福家楊福家, ,高教社高教社,2008,2008第四版第四版Manufacture: Zhu Qiao ZhongZhu Qiao ZhongX X射線射線第六章第六章2第六章X射線6-1 x射線的發(fā)現(xiàn)及其波性射線的發(fā)現(xiàn)及其波性6-2 x射線的產(chǎn)生機制射線的產(chǎn)生機制6-3 x射線的吸收射線的吸收6-4 Compton散射散射)(m )(Hz 201015105101010510 5100101010 3第六章X射線4第六章X射線6-1 X射線的發(fā)現(xiàn)及其波性射線的發(fā)現(xiàn)及其波性1879年年,在物理學(xué)大師亥姆霍茲和基爾霍夫等人的推薦下在物理學(xué)大師亥姆霍茲和基

2、爾霍夫等人的推薦下,倫琴倫琴擔(dān)任吉森大學(xué)物理學(xué)教授和物理研究所所長擔(dān)任吉森大學(xué)物理學(xué)教授和物理研究所所長.于于1894年任該校校年任該校校長長.在其就職演說中指出：在其就職演說中指出： W.K.倫琴倫琴,德德(1845-1923)獲獲1901年首屆諾貝爾物理學(xué)獎年首屆諾貝爾物理學(xué)獎.5第六章X射線在在1895年以前年以前,由陰極射線管產(chǎn)生的由陰極射線管產(chǎn)生的X射線在實驗里已經(jīng)存在射線在實驗里已經(jīng)存在了了30多年多年.不斷有人抱怨不斷有人抱怨,放在陰極射線管附近的照相底片模糊放在陰極射線管附近的照相底片模糊或感光或感光.如如1879年的克魯克斯年的克魯克斯,1890年的古德斯比德年的古德斯比德1

3、845年年,倫琴出生于德國的一個商人家庭倫琴出生于德國的一個商人家庭, 1869年在蘇黎世大學(xué)年在蘇黎世大學(xué)獲博士學(xué)位獲博士學(xué)位. 1895.11.8,倫琴在暗室中做陰極射線管氣體放電實驗時倫琴在暗室中做陰極射線管氣體放電實驗時,為避免為避免紫外線與可見光的影響紫外線與可見光的影響,特用黑紙將射線管包住特用黑紙將射線管包住.但偶然發(fā)現(xiàn)與之相距一段距離的熒光屏上會發(fā)微光但偶然發(fā)現(xiàn)與之相距一段距離的熒光屏上會發(fā)微光.倫琴認定倫琴認定這是一種來自射線管的前所未有的神秘射線這是一種來自射線管的前所未有的神秘射線.經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn),射線來自陰極射線管管壁射線來自陰極射線管管壁.當(dāng)用木頭等不透明物質(zhì)當(dāng)

4、用木頭等不透明物質(zhì)擋住這種射線時了擋住這種射線時了,熒光屏仍然發(fā)光熒光屏仍然發(fā)光.當(dāng)用木頭等不透明物質(zhì)擋住當(dāng)用木頭等不透明物質(zhì)擋住這種射線時這種射線時,熒光屏仍然發(fā)光熒光屏仍然發(fā)光.6第六章X射線經(jīng)一個多月的研究未能搞清這種射線的本經(jīng)一個多月的研究未能搞清這種射線的本質(zhì)質(zhì),因此賦予它一個神秘的名字因此賦予它一個神秘的名字-X射線射線. 1895年年12月月28日日,倫琴向德國物理學(xué)醫(yī)學(xué)會倫琴向德國物理學(xué)醫(yī)學(xué)會遞交了第一篇關(guān)于遞交了第一篇關(guān)于X射線的論文射線的論文論新的射論新的射線線,并公布了他夫人的并公布了他夫人的X射線手骨照片射線手骨照片.倫琴的發(fā)現(xiàn)在世界范圍內(nèi)引起了極大轟動倫琴的發(fā)現(xiàn)在世界

5、范圍內(nèi)引起了極大轟動.對對X射線的公布射線的公布,促使法國物理學(xué)家貝克勒促使法國物理學(xué)家貝克勒爾也投入到這一研究領(lǐng)域之中爾也投入到這一研究領(lǐng)域之中.他的研究導(dǎo)致他的研究導(dǎo)致了放射性的發(fā)現(xiàn)了放射性的發(fā)現(xiàn).X射線的發(fā)現(xiàn)看似偶然射線的發(fā)現(xiàn)看似偶然,但正如楊振寧在評價這一發(fā)現(xiàn)時所說但正如楊振寧在評價這一發(fā)現(xiàn)時所說7第六章X射線二二 X射線管射線管獲得獲得X射線的兩種途徑：射線的兩種途徑： 1) 用高速電子流轟擊陽極靶用高速電子流轟擊陽極靶A而獲得；而獲得； 2) 由由Z10的原子內(nèi)殼層躍遷而產(chǎn)生的原子內(nèi)殼層躍遷而產(chǎn)生.在真空管兩電極間加上高壓在真空管兩電極間加上高壓,高速電子流與陽極靶相撞便可得高速電

6、子流與陽極靶相撞便可得到到X射線射線.其波長因電壓的不同而不同其波長因電壓的不同而不同. 電子因受阻失去動能電子因受阻失去動能,其中約其中約1%轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)變?yōu)閄射線射線,大部分轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮艽蟛糠洲D(zhuǎn)變?yōu)闊崮?K A + 陽極陽極(靶靶)A靶材由用途決定靶材由用途決定.8第六章X射線9第六章X射線封閉式封閉式X射線管實質(zhì)上是一個大的真空二極管射線管實質(zhì)上是一個大的真空二極管.玻璃玻璃鈹窗口鈹窗口金屬靶金屬靶鎢絲鎢絲接變壓器接變壓器金屬聚燈罩金屬聚燈罩電子流電子流X射線射線X射線射線冷卻水冷卻水mmHg751010 X X射線管的結(jié)構(gòu)示意圖射線管的結(jié)構(gòu)示意圖10第六章X射線三三 X射線的性質(zhì)射線的性質(zhì)

7、0.01 1 10 ()硬硬X射線軟射線軟X射線射線X射線波長范圍及其大致分類射線波長范圍及其大致分類硬硬X射線射線:波長較短波長較短,能量能量較高較高,穿透力較強穿透力較強,適用于金適用于金屬的無損探傷及相關(guān)分析屬的無損探傷及相關(guān)分析.軟軟X射線射線X射線的性質(zhì)射線的性質(zhì): 具有穿透性及直進性具有穿透性及直進性; 在電磁場中不偏轉(zhuǎn)在電磁場中不偏轉(zhuǎn); 能使照相底片感光能使照相底片感光,能使某些物質(zhì)發(fā)熒光能使某些物質(zhì)發(fā)熒光,能使某些物質(zhì)的原子能使某些物質(zhì)的原子和分子電離和分子電離;1. 是核外電子產(chǎn)生的短波電磁輻射是核外電子產(chǎn)生的短波電磁輻射,具有反射具有反射,折射折射,衍射等性質(zhì)衍射等性質(zhì).1

8、1第六章X射線四四 馮馮.勞厄：勞厄：X射線的衍射射線的衍射Lane,德德,(1879-1960 )X射線的波長數(shù)量級為射線的波長數(shù)量級為,要分辯要分辯X射線的光柵也射線的光柵也要在要在的數(shù)量級才行的數(shù)量級才行.晶體有規(guī)范的原子排列晶體有規(guī)范的原子排列,且原子間距也在且原子間距也在的數(shù)量級的數(shù)量級.是天然的三維光柵是天然的三維光柵.但普朗克對勞厄的想法不予支持但普朗克對勞厄的想法不予支持.后來勞厄去找正在攻讀博士后來勞厄去找正在攻讀博士的的,經(jīng)兩次實驗后終于成功進行了經(jīng)兩次實驗后終于成功進行了X射線的衍射實驗射線的衍射實驗.晶體的三維光柵晶體的三維光柵12第六章X射線勞厄?qū)嶒瀯诙驅(qū)嶒?勞厄相片

9、法勞厄相片法)(1912)鉛板鉛板晶片晶片感光膠片感光膠片單晶光柵單晶光柵nm.d 10X射線射線nm. 10感光膠片感光膠片勞厄斑勞厄斑藍寶石單晶的勞厄斑藍寶石單晶的勞厄斑衍射束衍射束13第六章X射線BraggBragg父子對勞厄斑的解釋父子對勞厄斑的解釋(1913)(1913)1913年布喇格父子年布喇格父子(英英)建立了布喇格公式建立了布喇格公式.不但能解釋勞厄斑點不但能解釋勞厄斑點,而且能用而且能用于對晶體結(jié)構(gòu)的研究于對晶體結(jié)構(gòu)的研究.W.H.Bragg(1862-1942)W.L.Bragg(1890-1971)同獲同獲1915年度諾貝爾物理學(xué)獎年度諾貝爾物理學(xué)獎“當(dāng)能量很高的當(dāng)能量

10、很高的X射線射到晶體各層面的原子時射線射到晶體各層面的原子時,原子中的電子將發(fā)生強迫原子中的電子將發(fā)生強迫振蕩振蕩,從而向周圍發(fā)射同頻率的電磁波從而向周圍發(fā)射同頻率的電磁波,即產(chǎn)生了電磁波的散射即產(chǎn)生了電磁波的散射,而每個原子則而每個原子則是散射的子波波源是散射的子波波源.勞厄斑正是散射的電磁波的疊加勞厄斑正是散射的電磁波的疊加.”14第六章X射線1)1)同一晶面內(nèi)子波的疊加同一晶面內(nèi)子波的疊加如圖示如圖示,兩條衍射線的光程差為兩條衍射線的光程差為:)cos(cos0 d相干疊加的極大值條件是相干疊加的極大值條件是:)2 , 1 , 0(0 kk 可證明可證明,一個晶面的高級次的極大一個晶面的

11、高級次的極大,正好相當(dāng)于另一晶面的零級極大正好相當(dāng)于另一晶面的零級極大,因而因而,為為簡化問題簡化問題,對每一晶面只取零級極大對每一晶面只取零級極大,得：得： = 因此在分析問題時因此在分析問題時,掠射角可不加腳標(biāo)掠射角可不加腳標(biāo),直接用直接用表示表示.15第六章X射線2)2)相鄰晶面間的子波的疊加相鄰晶面間的子波的疊加不同晶面間距不同不同晶面間距不同.一定波長的入射線一定波長的入射線,對于不同晶面有不同的掠射角對于不同晶面有不同的掠射角,在滿在滿足布喇格晶體衍射公式的方向產(chǎn)生衍射極大足布喇格晶體衍射公式的方向產(chǎn)生衍射極大.若入射線中有幾種波長的射線若入射線中有幾種波長的射線,則產(chǎn)生的衍射極大

12、就有幾個則產(chǎn)生的衍射極大就有幾個,所有這些衍射所有這些衍射極大極大,在屏上給出各自的亮點形成了勞厄斑在屏上給出各自的亮點形成了勞厄斑.123dhADaabb BC如圖示如圖示,相鄰晶面間兩條衍射波之間的光程差為：相鄰晶面間兩條衍射波之間的光程差為： sin2dDCBD 相干疊加極大值條件相干疊加極大值條件(布喇格布喇格晶體衍射公式晶體衍射公式)：3 , 2 , 1,sin2 kkd X射線的波長射線的波長晶格常數(shù)晶格常數(shù)d16第六章X射線旋轉(zhuǎn)式旋轉(zhuǎn)式X X射線的攝譜儀簡介射線的攝譜儀簡介因晶體可繞豎直軸轉(zhuǎn)動因晶體可繞豎直軸轉(zhuǎn)動,所以可所以可得到與不同波長對應(yīng)的條紋得到與不同波長對應(yīng)的條紋,即不

13、即不同波長的同波長的X射線譜線射線譜線.由晶體晶格由晶體晶格常數(shù)與譜線位置常數(shù)與譜線位置(與掠射角對應(yīng)與掠射角對應(yīng)), 可算出各條譜線的波長可算出各條譜線的波長.而底片的而底片的黑度則對應(yīng)于該波長黑度則對應(yīng)于該波長X射線的強度射線的強度.經(jīng)由鋁經(jīng)由鋁(或鉛或鉛)制成的狹縫后的制成的狹縫后的X射線束射線束,射到單晶體射到單晶體K上上(K可繞可繞豎直軸旋轉(zhuǎn)豎直軸旋轉(zhuǎn)),以豎直旋轉(zhuǎn)軸為中心的圓弧上置照相底片以豎直旋轉(zhuǎn)軸為中心的圓弧上置照相底片.當(dāng)掠射角正好滿足布喇格公式時當(dāng)掠射角正好滿足布喇格公式時, 在反射方向上得到該波長在反射方向上得到該波長X射線的衍射極大射線的衍射極大,在底片上形成一條細黑條

14、紋在底片上形成一條細黑條紋.X射線攝譜儀示意圖射線攝譜儀示意圖PK17第六章X射線多晶粉末法多晶粉末法( (德拜德拜, ,晶體粉末晶體粉末)德拜德拜(荷蘭荷蘭)利用晶體粉末利用晶體粉末(壓成圓柱形壓成圓柱形)對對X射線的衍射作實驗射線的衍射作實驗.粉末中有大量排列雜亂的微小晶體粉末中有大量排列雜亂的微小晶體, 總有一些晶體的晶面滿足布總有一些晶體的晶面滿足布喇格公式而產(chǎn)生衍射極大喇格公式而產(chǎn)生衍射極大.德拜相上每一條圓弧形譜線對應(yīng)于某一晶面的衍射極大德拜相上每一條圓弧形譜線對應(yīng)于某一晶面的衍射極大, 可確可確定晶體的晶格常數(shù)定晶體的晶格常數(shù),從而確定晶體的空間結(jié)構(gòu)從而確定晶體的空間結(jié)構(gòu).所以這

15、種所以這種X射線晶射線晶體粉末衍射攝譜儀學(xué)用于體粉末衍射攝譜儀學(xué)用于X射線晶體結(jié)構(gòu)分析中射線晶體結(jié)構(gòu)分析中.感光膠片感光膠片多晶多晶( (粉末粉末) )X X射線射線德拜相德拜相18第六章X射線1)已知已知X射線的波長測定晶體的晶格常數(shù)射線的波長測定晶體的晶格常數(shù). X射線衍射的應(yīng)用實例射線衍射的應(yīng)用實例原理：原理： kd sin22)1953年英國的威爾金斯、沃森和克里克利用年英國的威爾金斯、沃森和克里克利用X射線的結(jié)構(gòu)分射線的結(jié)構(gòu)分析得到了遺傳基因脫氧核糖核酸析得到了遺傳基因脫氧核糖核酸(DNA) 的雙螺旋結(jié)構(gòu)的雙螺旋結(jié)構(gòu),獲獲1962年年諾貝爾生物和醫(yī)學(xué)獎諾貝爾生物和醫(yī)學(xué)獎. X射線射線

16、分析儀分析儀19第六章X射線20第六章X射線五五 巴克拉：巴克拉：X射線的偏振射線的偏振X射線雙散射實驗射線雙散射實驗(1906年年,巴克拉巴克拉,英英)示意圖示意圖zyxo無偏振的無偏振的X射線射線偏振的偏振的X射線射線21第六章X射線如圖示如圖示,第二散射體置于第二散射體置于oxyz坐標(biāo)原點坐標(biāo)原點.本來不偏振的本來不偏振的X射線沿射線沿z方向打在第一個散射體上方向打在第一個散射體上,假如假如X射線射線是橫波是橫波,則第一散射體只能在則第一散射體只能在x、y方向產(chǎn)生受迫振動方向產(chǎn)生受迫振動,經(jīng)散射體發(fā)經(jīng)散射體發(fā)出的波也只有在出的波也只有在x、y方向有振動方向有振動.那么在那么在x方向觀察到

17、的方向觀察到的X射線只射線只在在y方向有振動方向有振動,即以即以x方向觀察到的方向觀察到的X射線是偏振的射線是偏振的.這僅有這僅有y方向振動的偏振方向振動的偏振X射線再打向第二散射體射線再打向第二散射體,則將發(fā)出則將發(fā)出在在y方向偏振的方向偏振的X射線射線.在在z方向可觀察到強方向可觀察到強X射線射線,而在而在y方向則觀察不到方向則觀察不到.所以巴克拉所以巴克拉的實驗證實了的實驗證實了X射線的偏振特性射線的偏振特性.雙散射技術(shù)是測量射線偏振特性的有效方法！雙散射技術(shù)是測量射線偏振特性的有效方法！22第六章X射線X X射線譜由兩部分構(gòu)成射線譜由兩部分構(gòu)成: : 連續(xù)譜、標(biāo)識譜連續(xù)譜、標(biāo)識譜鉬靶的

18、標(biāo)識譜疊加在連續(xù)譜上鉬靶的標(biāo)識譜疊加在連續(xù)譜上6-2 X射線產(chǎn)生的機制射線產(chǎn)生的機制0.020.040.060.080.10/nm121210108 86 64 42 20 0相對相對強度強度 K K連續(xù)譜連續(xù)譜： 加速電壓不太高時加速電壓不太高時,X,X射線射線的強度隨波長連續(xù)變化的強度隨波長連續(xù)變化. .標(biāo)識譜標(biāo)識譜( (特征譜特征譜) )： 由連續(xù)譜上疊加著的某些由連續(xù)譜上疊加著的某些尖峰構(gòu)成尖峰構(gòu)成( (線狀譜線狀譜).).標(biāo)識譜標(biāo)識譜與靶材有關(guān)與靶材有關(guān), ,可標(biāo)識靶材可標(biāo)識靶材, ,23第六章X射線連續(xù)譜連續(xù)譜( (由軔致輻射導(dǎo)致由軔致輻射導(dǎo)致) )連續(xù)譜不可能是原子光譜連續(xù)譜不可

19、能是原子光譜,而應(yīng)該是電子而應(yīng)該是電子在靶上減速而產(chǎn)生的在靶上減速而產(chǎn)生的. 被高壓加速后的電子進入靶內(nèi)速率驟減被高壓加速后的電子進入靶內(nèi)速率驟減為為0,有很大的加速度有很大的加速度,必然有電磁輻射產(chǎn)生必然有電磁輻射產(chǎn)生,這便是產(chǎn)生這便是產(chǎn)生X射線連射線連續(xù)譜的原因續(xù)譜的原因.這種輻射稱為軔致輻射這種輻射稱為軔致輻射,也稱為也稱為.連續(xù)譜連續(xù)譜:X:X射線的強度隨波長連續(xù)變化射線的強度隨波長連續(xù)變化. .連續(xù)譜產(chǎn)生的原因連續(xù)譜產(chǎn)生的原因: :入射電子的軔致輻射導(dǎo)致入射電子的軔致輻射導(dǎo)致. .連續(xù)譜的性質(zhì)與陽極材料無關(guān)連續(xù)譜的性質(zhì)與陽極材料無關(guān), ,只與外加電壓有關(guān)只與外加電壓有關(guān). .24第六

20、章X射線連續(xù)譜的特點連續(xù)譜的特點:有一明顯極限有一明顯極限(短波波長短波波長),稱為稱為:連續(xù)譜的量子解釋連續(xù)譜的量子解釋)()(24. 1minnmkVU 一個電子在加速電場中得到動能一個電子在加速電場中得到動能eU,當(dāng)它到達靶核時動能轉(zhuǎn)化當(dāng)它到達靶核時動能轉(zhuǎn)化為輻射能為輻射能. 由此發(fā)出的光波長最短由此發(fā)出的光波長最短,為：為： eUhc min ) (mineUhceUhceUhch 提供了一種獨立測定提供了一種獨立測定h h的方法的方法. .代入常數(shù)后即得代入常數(shù)后即得 )()(24. 1minnmkVU 25第六章X射線標(biāo)識譜的特征：確定的靶材標(biāo)識譜的特征：確定的靶材(陽極陽極)具有

21、確定的臨界電壓具有確定的臨界電壓(開始開始出現(xiàn)尖峰時的電壓出現(xiàn)尖峰時的電壓)(or能量能量).故視線狀譜為元素的故視線狀譜為元素的用用于識別元素于識別元素.因此線狀譜也稱為因此線狀譜也稱為標(biāo)識譜產(chǎn)生的機制：產(chǎn)生于原子內(nèi)層電子的躍遷標(biāo)識譜產(chǎn)生的機制：產(chǎn)生于原子內(nèi)層電子的躍遷. .外層電子向內(nèi)層外層電子向內(nèi)層躍遷的前提躍遷的前提:必須先使內(nèi)層電子電離而產(chǎn)生必須先使內(nèi)層電子電離而產(chǎn)生“空穴空穴”產(chǎn)生空穴的方法產(chǎn)生空穴的方法:有多種方法有多種方法,如用高能電子束、質(zhì)子束、如用高能電子束、質(zhì)子束、X射線等轟擊原子內(nèi)層電子射線等轟擊原子內(nèi)層電子當(dāng)原子內(nèi)層產(chǎn)生空穴后當(dāng)原子內(nèi)層產(chǎn)生空穴后,較外層電子立即自發(fā)地

22、填充空穴較外層電子立即自發(fā)地填充空穴,同時同時以發(fā)射以發(fā)射X射線的方式釋放多余的能量射線的方式釋放多余的能量.標(biāo)識譜標(biāo)識譜( (由特征輻射導(dǎo)致由特征輻射導(dǎo)致) )26第六章X射線產(chǎn)生產(chǎn)生X X射線的能級示意圖射線的能級示意圖PONMLK KKKKKLLLLMMMNN原原子子態(tài)態(tài)支支殼殼層層主主殼殼層層ln21212323252222201122)(3/SPPDDM212123222011)(2/SPPL2120)(3/SK21 KK21 KKK系系L系系 10100:,J,Ln躍遷服從的選擇規(guī)則躍遷服從的選擇規(guī)則27第六章X射線標(biāo)識譜分為標(biāo)識譜分為K、L、M等線系等線系, 每一線系中又因初態(tài)的

23、不同而用腳每一線系中又因初態(tài)的不同而用腳碼碼,區(qū)分區(qū)分.但是能級不僅與但是能級不僅與n有關(guān)有關(guān),還與還與l、j有關(guān)有關(guān),所以標(biāo)識譜被標(biāo)所以標(biāo)識譜被標(biāo)記為記為Ki、Ki , ( i =1,2).產(chǎn)生產(chǎn)生X射線標(biāo)識譜的能級示意圖射線標(biāo)識譜的能級示意圖標(biāo)識譜的標(biāo)記方法標(biāo)識譜的標(biāo)記方法10 11 12 13 14 15 (X單位單位)21,kk21 , kk1 k鎢的標(biāo)識譜鎢的標(biāo)識譜 ( L系系 )28第六章X射線莫塞萊定律莫塞萊定律(1913)莫塞萊定律是關(guān)于標(biāo)識譜莫塞萊定律是關(guān)于標(biāo)識譜K線的經(jīng)驗公式線的經(jīng)驗公式1)(6 .1343)2111()1()1(10248. 0222216 bbZZRhc

24、EZKK屏屏蔽蔽常常數(shù)數(shù) 3/4表示電子的內(nèi)層躍遷表示電子的內(nèi)層躍遷(n=2n=1);13.6eV是與里德伯常量對應(yīng)的能量；是與里德伯常量對應(yīng)的能量； (Z1)表示電子受到表示電子受到Z-1個正電荷的作用個正電荷的作用.激發(fā)電子的屏蔽常數(shù)激發(fā)電子的屏蔽常數(shù)b與電子所在殼層與電子所在殼層n有關(guān)有關(guān).莫塞萊定律莫塞萊定律反映了各元素標(biāo)識譜的頻率與反映了各元素標(biāo)識譜的頻率與Z的近似關(guān)系的近似關(guān)系. .用于確定元素的用于確定元素的Z,并糾正了一些元素在周期表上的位置并糾正了一些元素在周期表上的位置.29第六章X射線以元素的以元素的Z為橫坐標(biāo)為橫坐標(biāo),波數(shù)的平方根為縱坐標(biāo)波數(shù)的平方根為縱坐標(biāo).據(jù)莫塞萊經(jīng)

25、驗公據(jù)莫塞萊經(jīng)驗公式作圖式作圖.對于重元素對于重元素,這些圖基本為直線這些圖基本為直線;對于輕元素會有所偏離對于輕元素會有所偏離.玻爾于玻爾于1913年發(fā)表關(guān)于原子的量子學(xué)說年發(fā)表關(guān)于原子的量子學(xué)說,這直接啟發(fā)了莫塞萊這直接啟發(fā)了莫塞萊,莫塞萊莫塞萊發(fā)現(xiàn)他的經(jīng)驗公式可從玻爾理論導(dǎo)出發(fā)現(xiàn)他的經(jīng)驗公式可從玻爾理論導(dǎo)出X X射線線系的莫塞萊圖射線線系的莫塞萊圖10 20 30 40 50 60 70 80 901.21.00.2 Z30第六章X射線設(shè)設(shè)K層有一個空穴層有一個空穴,L層的一個電子躍遷到層的一個電子躍遷到K層并釋放層并釋放X射線射線,也可能不釋放也可能不釋放X射線而將多

26、余能量傳遞給另一層射線而將多余能量傳遞給另一層(例如例如M層層)的的一個電子而使之脫離原子一個電子而使之脫離原子(“二次電離效應(yīng)二次電離效應(yīng)”),此電子稱為俄歇此電子稱為俄歇電子電子.俄歇俄歇(Auger)電子電子 (1923)31第六章X射線設(shè)設(shè)為相應(yīng)層的結(jié)合能為相應(yīng)層的結(jié)合能,電子由電子由L向向K躍遷釋放能量躍遷釋放能量( KL ), 如這部分能量被如這部分能量被M層中的一個電子獲得層中的一個電子獲得,則從則從M層發(fā)出的俄歇電層發(fā)出的俄歇電子的動能為：子的動能為：MLKkE e Ke 完全取決于元素自身完全取決于元素自身,可作為可作為元素的標(biāo)識元素的標(biāo)識. 因此俄歇電子的因此俄歇電子的測量

27、可作為分析元素的一種手段測量可作為分析元素的一種手段.定義定義K層的熒光產(chǎn)額為層的熒光產(chǎn)額為:k表示原子中表示原子中K層有空穴后層有空穴后,產(chǎn)生產(chǎn)生KX射線的幾率射線的幾率.產(chǎn)生俄歇電產(chǎn)生俄歇電子的幾率則為子的幾率則為: 1-k . 例如例如:若若k=90%,則意味著每則意味著每100個有個有K空穴的原子空穴的原子,有有90個釋個釋放放KX射線射線,10個釋放俄歇電子個釋放俄歇電子. 空穴數(shù)空穴數(shù)射線數(shù)射線數(shù)KKXk 32第六章X射線原子內(nèi)殼層產(chǎn)生空穴后原子內(nèi)殼層產(chǎn)生空穴后釋放能量的兩種途徑釋放能量的兩種途徑or:釋放釋放X射線射線 (重元素的幾率較大重元素的幾率較大)標(biāo)識譜產(chǎn)生的效應(yīng)標(biāo)識譜產(chǎn)

28、生的效應(yīng)or:發(fā)射俄歇電子發(fā)射俄歇電子 (輕元素的幾率較大輕元素的幾率較大)核激發(fā)現(xiàn)象于核激發(fā)現(xiàn)象于1973年由森田正一年由森田正一(日日)發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)內(nèi)層電子間的躍遷將能量傳給內(nèi)層電子間的躍遷將能量傳給原子核原子核,使原子核躍遷到激發(fā)態(tài)使原子核躍遷到激發(fā)態(tài).兩個效應(yīng)均為實驗所證實兩個效應(yīng)均為實驗所證實.電子躍遷電子躍遷還可誘發(fā)還可誘發(fā)核的激發(fā)核的激發(fā)33第六章X射線1947年年,在美國通用電器公司的一臺在美國通用電器公司的一臺70MeV同步加速器中首同步加速器中首次觀察到理論預(yù)言的輻射次觀察到理論預(yù)言的輻射.當(dāng)時命名為當(dāng)時命名為“同步加速器輻射同步加速器輻射”. (1054年中國即觀察到超新星爆

29、發(fā)年中國即觀察到超新星爆發(fā),稱為稱為“客星客星”.其其遺跡遺跡蟹狀蟹狀星云星云就是一種自然界的同步輻射源就是一種自然界的同步輻射源)同步輻射同步輻射對高能物理來說對高能物理來說,同步輻射阻礙粒子加速同步輻射阻礙粒子加速,是一種損耗是一種損耗. 20年后人們才發(fā)現(xiàn)它有重要的用途年后人們才發(fā)現(xiàn)它有重要的用途.是一種新的光源是一種新的光源.是人類歷是人類歷史上繼電光源、史上繼電光源、X光源、激光源之后的第光源、激光源之后的第4個革命性光源個革命性光源.1997年美國年美國7GeV同步輻射源的建成運轉(zhuǎn)同步輻射源的建成運轉(zhuǎn),被稱為當(dāng)年繼多利被稱為當(dāng)年繼多利羊、登陸火星后的十大發(fā)明之第三羊、登陸火星后的十

30、大發(fā)明之第三. 世界大型同步光源：日本世界大型同步光源：日本SPring-8(8GeV), 美國美國APS(7GeV),歐洲歐洲ESRF(6GeV), 中國上海光源中國上海光源(3.5GeV)34第六章X射線同步輻射的特點同步輻射的特點IBERIEkwP4454.2647.88)( P(kw)：總功率；：總功率； R(m)：電子曲率半徑；：電子曲率半徑；E(GeV)：電子能量；：電子能量； I(A)：電流強度；：電流強度； B(kGs)：磁感強度：磁感強度.目前超大目前超大X光管光管(50kV)所產(chǎn)生的所產(chǎn)生的X射線功率在射線功率在10W的量級的量級,而而普通的普通的1GeV同步加速器的功率在

31、同步加速器的功率在10kw的量級的量級.現(xiàn)階段最大的現(xiàn)階段最大的20GeV同步加速器同步加速器 (西德西德)R192m,總功率可達總功率可達1500kw.同步輻射的強度比最強的同步輻射的強度比最強的X射線管強度強萬倍以上射線管強度強萬倍以上.用用X光機拍攝一幅晶體缺陷照片光機拍攝一幅晶體缺陷照片,需要需要7-15天的感光時間天的感光時間,而利而利用同步輻射光源只需要幾秒用同步輻射光源只需要幾秒.35第六章X射線同步輻射的能譜是連續(xù)譜同步輻射的能譜是連續(xù)譜,覆蓋面大覆蓋面大,是目前頻譜最寬的光源是目前頻譜最寬的光源. 同步輻射的最短波長取決于同步輻射的最短波長取決于電子的能量電子的能量.1000

32、 100 10 1 0.1 0.01 / /nm紅外可見真空紫外軟紅外可見真空紫外軟X射線硬射線硬X射線射線強度強度電子能量電子能量(GeV)124能譜隨電子能量呈不同分布示意圖能譜隨電子能量呈不同分布示意圖利用單色器可以隨意選擇利用單色器可以隨意選擇所需要的波長所需要的波長,進行單色光的進行單色光的實驗實驗.當(dāng)電子速度接近光速時當(dāng)電子速度接近光速時,同步輻射幾乎全都集中在電子運動的同步輻射幾乎全都集中在電子運動的切線方向上切線方向上.其準(zhǔn)直性可與激光媲美其準(zhǔn)直性可與激光媲美.36第六章X射線同步輻射同步輻射(實線實線)X光管輻射光管輻射(虛線虛線)比較比較IEIt 電子在環(huán)行軌道中的分布不連

33、續(xù)電子在環(huán)行軌道中的分布不連續(xù),因此同步輻射是脈沖光源因此同步輻射是脈沖光源,脈沖寬度窄脈沖寬度窄,脈沖間隔可調(diào)脈沖間隔可調(diào).同步輻射具有時間結(jié)構(gòu)同步輻射具有時間結(jié)構(gòu).有利于觀察有利于觀察與時間有關(guān)的現(xiàn)象與時間有關(guān)的現(xiàn)象.因此同步輻射是因此同步輻射是“超級顯微鏡超級顯微鏡”. 同步輻射具有線偏振和圓偏振特性同步輻射具有線偏振和圓偏振特性,可用于研究樣品中特定參可用于研究樣品中特定參數(shù)的取向問題數(shù)的取向問題.37第六章X射線 同步輻射光源與常規(guī)光源的比較同步輻射光源與常規(guī)光源的比較38第六章X射線真空槽：真空槽：減少因殘留氣體碰撞減少因殘留氣體碰撞而損失光束線能量而損失光束線能量同步加速腔：同步

34、加速腔：加速電子并補充同加速電子并補充同步輻射損失的能量步輻射損失的能量插入裝置：插入裝置：產(chǎn)生各類不同產(chǎn)生各類不同特征的同步輻射特征的同步輻射彎轉(zhuǎn)磁鐵：彎轉(zhuǎn)磁鐵：使光束線彎轉(zhuǎn)使光束線彎轉(zhuǎn), ,產(chǎn)生同步輻射產(chǎn)生同步輻射四極磁鐵：四極磁鐵：以透鏡機制以透鏡機制聚焦光束線聚焦光束線同步輻射源基本構(gòu)造示意圖同步輻射源基本構(gòu)造示意圖39第六章X射線同步輻射的發(fā)展同步輻射的發(fā)展 第一代同步輻射光源第一代同步輻射光源. 在高能物理研究的空擋在高能物理研究的空擋,利用同步加速器利用同步加速器所發(fā)射的同步光進行研究所發(fā)射的同步光進行研究(寄生方式寄生方式).美國美國NSLS:第二代第二代.3.0GeV.隸屬布

35、魯克海隸屬布魯克海文國家實驗室文國家實驗室.每年為每年為2500人提供科研條件人提供科研條件.合肥合肥NSLS: 第二代第二代.0.8GeV,低能環(huán)低能環(huán),以紫外、軟以紫外、軟X射線為主射線為主. 系其總體布局圖系其總體布局圖. 第二代同步輻射光源第二代同步輻射光源. 第一代同步輻射光源已不能滿足研究需第一代同步輻射光源已不能滿足研究需求求,建立了專門的裝置產(chǎn)生同步光建立了專門的裝置產(chǎn)生同步光,例如合肥同步輻射裝置例如合肥同步輻射裝置. 40第六章X射線日本日本Spring 8 :第三代第三代法國法國ESRF:第三代第三代 第三代同步輻射光源第三代同步輻射光源. 在儲存環(huán)中加入插入件可以使同步

36、輻射在儲存環(huán)中加入插入件可以使同步輻射的亮度再提高千倍以上的亮度再提高千倍以上. 現(xiàn)在的同步輻射主要來自插入件現(xiàn)在的同步輻射主要來自插入件.41第六章X射線芝加哥城外費米實驗室芝加哥城外費米實驗室( (建于建于19671967年年) )的同步加速器主環(huán)的同步加速器主環(huán), ,直徑達直徑達2km美國美國:阿貢實驗室阿貢實驗室(ANL)(1946)位于芝加哥近鄰位于芝加哥近鄰,占地占地900英畝英畝.有雇員有雇員2900名名,其中約其中約1000名科學(xué)家名科學(xué)家,約約600名名博士博士.運行經(jīng)費約運行經(jīng)費約4.75億美元億美元.42第六章X射線美國美國:阿貢實驗室光子源阿貢實驗室光子源APSAPS(

37、7GeV)是美國阿貢是美國阿貢實驗室的先進光子源實驗室的先進光子源.高頻設(shè)備高頻設(shè)備實驗室實驗室/辦公室區(qū)辦公室區(qū)增強器增強器/注入器注入器低能波蕩器試驗線低能波蕩器試驗線電子槍電子槍電子直線加速器電子直線加速器累積環(huán)累積環(huán)插入設(shè)備插入設(shè)備儲存環(huán)儲存環(huán)實驗大廳和光束線實驗大廳和光束線右圖注釋：右圖注釋：RADIO FREQUENCY EQUIPMENT=高頻設(shè)備；高頻設(shè)備；BOOSTER/INJECTOR SYNCHROTRON=增強器增強器/注入器同步注入器同步加速器；加速器；GUN=電子槍；電子槍；LOW ENERGY UNDULATOR TEST LINE=低能波蕩器試驗線；低能波蕩器試

38、驗線；ACCUMULATION RING=累積環(huán)；累積環(huán)；e-LINAC=電子直線加速器；電子直線加速器；STORAGE RING=儲存環(huán)；儲存環(huán)；INSERTION DEVICES=插入設(shè)備；插入設(shè)備；EXPERIMENT HALL & BEAMLINES=實驗大廳和光束線；實驗大廳和光束線；LAB/OFFICE MODULES=S實驗室實驗室/辦辦公室區(qū)。公室區(qū)。 43第六章X射線美國美國:費米實驗室鳥瞰費米實驗室鳥瞰(1967)位于伊利諾斯州的草原位于伊利諾斯州的草原. 大學(xué)研究協(xié)會大學(xué)研究協(xié)會(URA)負責(zé)其運行負責(zé)其運行, URA由由90所大學(xué)所大學(xué)組成組成,有有2000名雇

39、員名雇員.44第六章X射線歐洲歐洲:ESRF位于法國位于法國東南城市格勒諾貝爾東南城市格勒諾貝爾,由歐洲由歐洲12個國家于個國家于1988年共同投資建設(shè)年共同投資建設(shè),耗資耗資2.2億法郎億法郎,于于1994年啟用年啟用.6GeV.每年有每年有2000人獲準(zhǔn)利用此裝置進行研究人獲準(zhǔn)利用此裝置進行研究.45第六章X射線九十年代初開始使用九十年代初開始使用,為第一代光源為第一代光源,與北京正負電子對撞機與北京正負電子對撞機(BEPC)共用一個環(huán)共用一個環(huán),2.2GeV,專用同步輻射時間專用同步輻射時間2-3月月/年年.下圖為下圖為目前已建成的若干條光束線和實驗站的同步輻射裝置布局目前已建成的若干條

40、光束線和實驗站的同步輻射裝置布局. 北京同步輻射裝置北京同步輻射裝置(BSRF)46第六章X射線上海同步輻射光源上海同步輻射光源(2009.04)是中國最具規(guī)模的重大工程是中國最具規(guī)模的重大工程,總投資總投資12億億RMB,占地占地300畝畝,建設(shè)期間為建設(shè)期間為(2004.12-2009.04).是第三代中能同步輻射裝置是第三代中能同步輻射裝置. 47第六章X射線1.光子與物質(zhì)的相互作用光子與物質(zhì)的相互作用1)多次小相互作用多次小相互作用: (典型實例典型實例:康普頓散射康普頓散射)光子束與物質(zhì)中電子的作用引起光子的能量損失和方向偏轉(zhuǎn)光子束與物質(zhì)中電子的作用引起光子的能量損失和方向偏轉(zhuǎn).因此

41、光子束穿過吸收體后能量降低并有一個彌散因此光子束穿過吸收體后能量降低并有一個彌散.2)全或無相互作用全或無相互作用: (典型實例典型實例:光電效應(yīng)光電效應(yīng))光子要么不受相互作用光子要么不受相互作用,要么經(jīng)一次相互作用后就從射線束中要么經(jīng)一次相互作用后就從射線束中消失消失.3)電子偶效應(yīng)電子偶效應(yīng):當(dāng)光子能量大于電子靜止能量的當(dāng)光子能量大于電子靜止能量的兩倍兩倍(即即1.02MeV)時時,光子在原子核光子在原子核附近轉(zhuǎn)化為一對正負電子附近轉(zhuǎn)化為一對正負電子.光子與物質(zhì)的三種相互作用光子與物質(zhì)的三種相互作用E/MeVZ光電效光電效應(yīng)為主應(yīng)為主康普頓康普頓效應(yīng)為主效應(yīng)為主電子偶電子偶效應(yīng)為主效應(yīng)為主

42、6-3 X射線的吸收射線的吸收48第六章X射線49第六章X射線2.2.朗伯朗伯- -比耳定律比耳定律/不再依賴吸收體的物理狀態(tài)不再依賴吸收體的物理狀態(tài),因而更能反映吸收體的吸收本因而更能反映吸收體的吸收本領(lǐng)領(lǐng),同時也給測量帶來方便同時也給測量帶來方便. xxeIIeII 00質(zhì)量吸收系數(shù)質(zhì)量吸收系數(shù)質(zhì)量厚度質(zhì)量厚度射線進入吸收體的深度射線進入吸收體的深度線性吸收系數(shù)線性吸收系數(shù):)/(/:.:)(21mgcmxXxcm 50第六章X射線3.3.吸收限吸收限( (吸收邊緣吸收邊緣) ) 吸收限表示吸收限表示X光了光了的能量已達一個數(shù)值的能量已達一個數(shù)值,剛能使吸收物的原子剛能使吸收物的原子吸收它

43、發(fā)生光電效應(yīng)吸收它發(fā)生光電效應(yīng).質(zhì)量吸收系數(shù)與質(zhì)量吸收系數(shù)與X光能量的關(guān)系光能量的關(guān)系實驗表明：吸收體的吸收系數(shù)隨著實驗表明：吸收體的吸收系數(shù)隨著X光的能量增加光的能量增加(波長變短波長變短,貫穿能力增強貫穿能力增強)而降低而降低.但當(dāng)?shù)?dāng)X光的波長減到某些數(shù)值時光的波長減到某些數(shù)值時,吸收系吸收系數(shù)會突然增加數(shù)會突然增加,然后再逐漸下降然后再逐漸下降.產(chǎn)生吸收限的原因：產(chǎn)生吸收限的原因：當(dāng)當(dāng)X射線的能量恰能射線的能量恰能將吸收體某一內(nèi)層電將吸收體某一內(nèi)層電子電離子電離,從而引起原子從而引起原子的共振吸收的共振吸收.51第六章X射線 232/ 12/ 12/ 12/321121221LKKLK

44、KaaSPSPKK 波波數(shù)數(shù)為為：特特征征線線為為：K吸收限表示光子的能量足以使一個吸收限表示光子的能量足以使一個1s電子脫離原子；電子脫離原子；L吸收限表示光子的能量足以使一個吸收限表示光子的能量足以使一個2s電子脫離原子；電子脫離原子； 可由吸收限求標(biāo)識譜的波數(shù)可由吸收限求標(biāo)識譜的波數(shù).例如：例如：吸收限的存在吸收限的存在,再一次有力地證實了原子中電子殼層結(jié)構(gòu)的再一次有力地證實了原子中電子殼層結(jié)構(gòu)的實在性實在性.52第六章X射線* *吸收限的應(yīng)用吸收限的應(yīng)用原理：產(chǎn)生原理：產(chǎn)生KX射線的閾能總要大于該元素本身射線的閾能總要大于該元素本身KX射線的能射線的能量量.而某物質(zhì)的而某物質(zhì)的KX線的

45、閾能正是該物質(zhì)線的閾能正是該物質(zhì)/E圖上圖上K吸收限的吸收限的能量能量.因此因此 ,該物質(zhì)的該物質(zhì)的KX射線的能量位置射線的能量位置,必定在必定在K吸收限的左邊吸收限的左邊,并且靠近吸收限的附近并且靠近吸收限的附近.根據(jù)這個原理根據(jù)這個原理,可用該元素制成一個薄片置于可用該元素制成一個薄片置于X射線的光路上射線的光路上,就可使就可使KX線順利通過線順利通過,而其它頻率成份被大量吸收而其它頻率成份被大量吸收,從而起到篩從而起到篩選通某些頻率選通某些頻率X射線的作用射線的作用.比如黃銅是銅和鋅的混合物比如黃銅是銅和鋅的混合物,當(dāng)射線當(dāng)射線打到黃銅上時打到黃銅上時,會同時出現(xiàn)會同時出現(xiàn)Cu和和Zn的

46、特征射線的特征射線,兩者相差不大兩者相差不大,我我們可以用鎳做成過濾片們可以用鎳做成過濾片,由于由于(Cu)的能量比鎳的吸收限低的能量比鎳的吸收限低,所以所以可以順利通過可以順利通過,而而(Zn)的能量比它高的能量比它高,將會被吸收將會被吸收.53第六章X射線原理：在血管中注入造影劑碘原理：在血管中注入造影劑碘(131I)；I對對X射線的吸收要比肌射線的吸收要比肌肉、骨骼對肉、骨骼對X射線吸收強得多射線吸收強得多.因此因此,在在X光照射下光照射下,哪里血管有阻哪里血管有阻塞塞,I無法達到無法達到,哪里就能被顯示出來哪里就能被顯示出來.但這種方法要求有較大濃度但這種方法要求有較大濃度的碘才能造影

47、的碘才能造影,所以早期是將很細的導(dǎo)管插入人體股動脈所以早期是將很細的導(dǎo)管插入人體股動脈,在導(dǎo)管在導(dǎo)管中注入碘再造影中注入碘再造影.病人痛苦而且有一定危險病人痛苦而且有一定危險. 新的造影術(shù)利用碘的新的造影術(shù)利用碘的K吸收限吸收限,在碘的濃度不是很大時在碘的濃度不是很大時,用兩種用兩種能量的能量的X射線分別造影射線分別造影;E1,E2分別為分別為K吸收限的上下端吸收限的上下端,相差很小相差很小,則則E1吸收系數(shù)很小吸收系數(shù)很小, E2吸收系數(shù)很大吸收系數(shù)很大,對兩次造影的對兩次造影的/進行數(shù)值進行數(shù)值處理以消除肌肉和骨骼的影響處理以消除肌肉和骨骼的影響.54第六章X射線兩次造影時兩次造影時,肌肉

48、、骨骼對肌肉、骨骼對的貢獻是幾乎相同的的貢獻是幾乎相同的.剩下的剩下的僅是碘對僅是碘對射線吸收的貢獻射線吸收的貢獻.如果某一個部位兩次造影如果某一個部位兩次造影值相減后幾乎為零值相減后幾乎為零,說明沒有說明沒有碘的貢獻碘的貢獻,這就很容易查出血這就很容易查出血管阻塞處管阻塞處.采用這種方法采用這種方法,碘通碘通過靜脈注入血管過靜脈注入血管,在全身擴散在全身擴散后后,盡管濃度不大盡管濃度不大,也能達到很也能達到很好的造影效果好的造影效果. 55第六章X射線6-4 康普頓散射康普頓散射(1923)A.H.Compton美美,(1892-1962)獲獲1927年度諾獎年度諾獎X射光管射光管-+光闌光

49、闌散射晶體散射晶體 ,探測器探測器 , , 實驗規(guī)律實驗規(guī)律散射線中有兩種波長散射線中有兩種波長 、 隨散射角隨散射角 的增大而增大的增大而增大56第六章X射線散射晶體散射晶體受迫振動受迫振動0 , ,單色單色電磁波電磁波照射照射電子受迫電子受迫振振 動動發(fā)射發(fā)射同頻率同頻率散射線散射線說明說明: :經(jīng)典理論只能說明波長不變的散射經(jīng)典理論只能說明波長不變的散射, ,而不能說明康普頓而不能說明康普頓散射散射. .1.1.康普頓散射的經(jīng)典解釋康普頓散射的經(jīng)典解釋57第六章X射線2.2.康普頓散射的量子解釋康普頓散射的量子解釋 h /h20cm h /h2mcp入射光子與外層電子彈性碰撞入射光子與外

50、層電子彈性碰撞,體系的能量和動量守恒體系的能量和動量守恒: 222cos)()(phhhmchcmh 22202入射光子入射光子散射波散射波58第六章X射線 2022202202221)()()(2v/cmmmvpcmmEcpE康康 普普 頓頓散射公式散射公式)cos1()cos1(0 ccmh20 11cmh)cos(hh 其其中中散散 射射 光光 子子的能量公式的能量公式59第六章X射線)cos1(1)cos1( hEk反沖電子的動能反沖電子的動能 hE,k212max 反沖電子的最大能量反沖電子的最大能量 21)(min hh光子的最小能量光子的最小能量以上以上5式系康普頓散射的全套表達

51、式式系康普頓散射的全套表達式.60第六章X射線1)電子的康普頓波長電子的康普頓波長3.3.康普頓散射的物理意義康普頓散射的物理意義nmcmhcc002426. 020 可理解為可理解為:當(dāng)當(dāng)/2時時,入射波與散射波的波長之差入射波與散射波的波長之差.折合電子康普頓波長：折合電子康普頓波長：eeecrrcm1370 經(jīng)典電子半徑經(jīng)典電子半徑:re2.8fm 2) 只決定于只決定于而與而與 無關(guān)無關(guān)可理解為可理解為:當(dāng)當(dāng)=時得到康普頓散射引起的最大位移時得到康普頓散射引起的最大位移入射波波長的最大增值：入射波波長的最大增值：020049. 02Acmh 61第六章X射線對實際測量來說對實際測量來說

52、,有意義的是有意義的是 / 只有對只有對 1的的X射線才能射線才能使使 / 大到足以觀察的程度大到足以觀察的程度.如：對于可見光如：對于可見光, / 小得無法被量度小得無法被量度.這就是為什么只有在這就是為什么只有在X射線散射中才觀察到康普頓效應(yīng)的緣故射線散射中才觀察到康普頓效應(yīng)的緣故.4.4.康普頓散射與基本常數(shù)康普頓散射與基本常數(shù)在康普頓散射公式中在康普頓散射公式中, h和和c都起關(guān)鍵作用都起關(guān)鍵作用. 若若h0,c,則則 0, 即回到經(jīng)典物理即回到經(jīng)典物理.上述理論結(jié)果與實驗相符上述理論結(jié)果與實驗相符,故康普頓散射有力地支持了光的粒故康普頓散射有力地支持了光的粒子性和狹義相對論子性和狹義相對論.康普頓散射提供了：康普頓散射提供了：1) 獨立測定獨立測定h的方法！的方法！ 2) 測定光子能量測定光子能量h的方法！的方法！62第六章X射線例例:0 =0.02nm的的X射線與靜止的自由電子碰撞射線與靜止的自由電子碰撞, 若從與入射線若從與入射線成成90