2020年人大附中高中物理競(jìng)賽輔導(dǎo)課件(光的量子性)康普頓效應(yīng)(共17張PPT)

1、2020年人大附中高中物理競(jìng)賽輔導(dǎo)課件(光的量子性)康普頓效應(yīng)(共17張PPT)2020年人大附中高中物理競(jìng)賽輔導(dǎo)課件(光的量子性)康普頓效 康普頓效應(yīng)是說(shuō)明光的粒子性的另一個(gè)重要的實(shí)驗(yàn)。1922-1933年間康普頓觀察X射線通過(guò)物質(zhì)散射時(shí)，發(fā)現(xiàn)散射的波長(zhǎng)發(fā)生變化的現(xiàn)象。1927諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)康普頓效應(yīng) 康普頓效應(yīng)是說(shuō)明光的粒子性的另一個(gè)重要的實(shí)驗(yàn)。192康普頓實(shí)驗(yàn)裝置示意圖X 射線管X射線譜儀光闌石墨體（散射物）晶體調(diào)節(jié)A對(duì)C的方位，可使不同方向的散射線進(jìn)入光譜儀?？灯疹D實(shí)驗(yàn)裝置示意圖X 射線管X射線譜儀光闌石墨體（散射物）康普頓實(shí)驗(yàn)指出改變波長(zhǎng)的散射康普頓散射(2)當(dāng)散射角增加時(shí)，波長(zhǎng)改變

2、也隨著增加.(3)在同一散射角下，所有散射物質(zhì)的波長(zhǎng)改變都相同。 (1)散射光中除了和入射光波長(zhǎng) 相同的射線之外，還出現(xiàn)一種波長(zhǎng) 大于 的新的射線。康普頓效應(yīng)康普頓實(shí)驗(yàn)指出改變波長(zhǎng)的散射康普頓散射(2)當(dāng)散射角增加時(shí)石墨的康普頓效應(yīng).=0O(a)(b)(c)(d)o相對(duì)強(qiáng)度（A）0.7000.750波長(zhǎng)石.=0O(a)(b)(c石墨的康普頓效應(yīng).=0=45OO(a)(b)(c)(d)相對(duì)強(qiáng)度（A）0.7000.750波長(zhǎng)石.石墨的康普頓效應(yīng).=0=45=90OOO(a)(b)(c)(d)相對(duì)強(qiáng)度（A）0.7000.750波長(zhǎng)石.石墨的康普頓效應(yīng).=0=45=90=135OOOO(a)(b)(c

3、)(d)o相對(duì)強(qiáng)度（A）0.7000.750波長(zhǎng)石.經(jīng)典電磁理論在解釋康普頓效應(yīng)時(shí)遇到的困難根據(jù)經(jīng)典電磁波理論，當(dāng)電磁波通過(guò)散射物質(zhì)時(shí)，物質(zhì)中帶電粒子將作受迫振動(dòng)，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。 無(wú)法解釋波長(zhǎng)改變和散射角的關(guān)系。經(jīng)典電磁理論在解釋康普頓效應(yīng)時(shí)遇到的困難根據(jù)經(jīng)典電磁波理論，光子理論對(duì)康普頓效應(yīng)的解釋光子理論認(rèn)為康普頓效應(yīng)是高能光子和低能自由電子作彈性碰撞的結(jié)果，具體解釋如下： 若光子和散射物外層電子（相當(dāng)于自由電子）相碰撞，光子有一部分能量傳給電子,散射光子的能量減少，因此波長(zhǎng)變長(zhǎng)，頻率變低。光子理論對(duì)康普頓效應(yīng)的解釋光子理論認(rèn)為康普頓效應(yīng)是高能

4、光子和若光子和被原子核束縛很緊的內(nèi)層電子相碰撞時(shí)，就相當(dāng)于和整個(gè)原子相碰撞，由于光子質(zhì)量遠(yuǎn)小于原子質(zhì)量，碰撞過(guò)程中光子傳遞給原子的能量很少， 碰撞前后光子能量幾乎不變，故在散射光中仍然保留有波長(zhǎng)0的成分。因?yàn)榕鲎仓薪粨Q的能量和碰撞的角度有關(guān)，所以波長(zhǎng)改變和散射角有關(guān)。若光子和被原子核束縛很緊的內(nèi)層電子相碰撞時(shí)，就相當(dāng)于和整個(gè)原康普頓效應(yīng)的定量分析YXYX（1）碰撞前（2）碰撞后（3）動(dòng)量守恒光子在自由電子上的散射X康普頓效應(yīng)的定量分析YXYX（1）碰撞前（2）碰撞后（3）動(dòng)由能量守恒:由動(dòng)量守恒:X能量守恒:動(dòng)量守恒:由能量守恒:由動(dòng)量守恒:X能量守恒:動(dòng)量守恒:最后得到：康普頓散射 公式 此式說(shuō)明：波長(zhǎng)改變與散射物質(zhì)無(wú)關(guān)，僅決定于散射角；波長(zhǎng)改變隨散射角增大而增加。 由能量守恒:由動(dòng)量守恒:最后得到：康普頓散射 公式 此式說(shuō)明：電子的康普頓波長(zhǎng)其值為我國(guó)物理學(xué)家吳有訓(xùn)在與康普頓共同研究中還發(fā)現(xiàn)： 原子量小的物質(zhì)康