康普頓效應及其解釋課件

第三節(jié)康普頓效應及其解釋第三節(jié)1光的波動理論在解釋光電效應時遇到了巨大的困難。后來，愛因斯坦在普朗克量子化理論的啟發(fā)下，提出了光子學說．普朗克愛因斯坦光的波動理論在解釋光電效應時遇到了巨大的困難。后來，愛因21.光的散射光在介質中與物質微粒相互作用,因而傳播方向發(fā)生改變,這種現象叫做光的散射2.康普頓效應1923年康普頓在做X射線通過物質散射的實驗時，發(fā)現散射線中除有與入射線波長相同的射線外，還有比入射線波長更長的射線，其波長的改變量與散射角有關，而與入射線波長和散射物質都無關。1.光的散射光在介質中與物質微粒相互作用,因而傳播方向發(fā)生改3一.康普頓散射的實驗裝置與規(guī)律：晶體光闌X射線管探測器X射線譜儀石墨體(散射物質)j0散射波長一.康普頓散射的實驗裝置與規(guī)律：晶體光闌X射線管探X射4康普頓正在測晶體對X射線的散射

按經典電磁理論：

如果入射X光是某種波長的電磁波，散射光的波長是不會改變的！康普頓正在測晶體對X射線的散射按經典電磁理論：5康普頓散射曲線的特點：1.除原波長0外出現了移向長波方向的新的散射波長。2.新波長隨散射角的增大而增大。散射中出現≠0的現象，稱為康普頓散射。波長的偏移為=0Oj=45Oj=90Oj=135Oj................................................................................o（A）0.7000.750λ波長.......0康普頓散射曲線的特點：1.除原波長0外出現了移向長6二、經典電磁理論解釋康普頓效應根據經典電磁波理論，當電磁波通過物質時，物質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)射的散射光頻率應等于入射光頻率。可以解釋頻率不變的一般散射。無法解釋波長改變和散射角的關系。二、經典電磁理論解釋康普頓效應根據經典電磁波理論，當電磁波通7三、光子理論對康普頓效應的解釋康普頓效應是光子和電子作彈性碰撞的結果，具體解釋如下：1.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。2.若光子和束縛很緊的內層電子相碰撞，光子將與整個原子交換能量,由于光子質量遠小于原子質量，根據碰撞理論，碰撞前后光子能量幾乎不變，波長不變。(碰撞過程滿足動量守恒和能量守恒)三、光子理論對康普頓效應的解釋康普頓效應是光子和電子作彈性碰83.因為碰撞中交換的能量和碰撞的角度有關，所以波長改變和散射角有關。三、光子理論對康普頓效應的解釋3.因為碰撞中交換的能量和碰撞的角度有關，所以波長改變和散9三.康普頓散射實驗的意義（1）有力地支持了愛因斯坦“光量子”假設；（2）首次在實驗上證實了“光子具有動量”

的假設；（3）證實了在微觀世界的單個碰撞事件中，動量和能量守恒定律仍然是成立的?？灯疹D的成功也不是一帆風順的，在他早期的幾篇論文中，一直認為散射光頻率的改變是由于“混進來了某種熒光輻射”；在計算中起先只考慮能量守恒，后來才認識到還要用動量守恒?？灯疹D于1927年獲諾貝爾物理獎。三.康普頓散射實驗的意義（1）有力地支持了愛因斯坦“光量子”10康普頓,(1892-1962)美國物理學家康普頓效應1927年獲諾貝爾物理學獎康普頓,(1892-1962)美國物理學家康1927年獲諾111925—1926年，吳有訓用銀的X射線(0=5.62nm)為入射線,以15種輕重不同的元素為散射物質，四、吳有訓對研究康普頓效應的貢獻1923年,參加了發(fā)現康普頓效應的研究工作.對證實康普頓效應作出了重要貢獻。在同一散射角()測量各種波長的散射光強度，作了大量X射線散射實驗。（1897-1977）吳有訓1925—1926年，吳有訓用銀的X射線(0=5.62n12光子的能量和動量光子的能量和動量13動量能量是描述粒子的,頻率和波長則是用來描述波的動量能量是描述粒子的,14稱為電子的Compton波長只有當入射波長0與c可比擬時，康普頓效應才顯著，因此要用X射線才能觀察到康普頓散射，用可見光觀察不到康普頓散射。波長的偏移只與散射角有關，而與散射物質種類及入射的X射線的波長0無關，c=0.0241?=2.4110-3nm（實驗值）稱為電子的Compton波長只有當入射波長0與c可比擬時15小結1什么是康普頓效應？經典電磁理論解釋康普頓效應：可以解釋頻率______的一般散射。無法解釋波長改變和散射角的關系。光子理論對康普頓效應的解釋：康普頓效應是光子和電子作__________的結果若光子和外層電子相碰撞，散射光的波長_____。若光子和內層電子相碰撞，碰撞前后光子波長_____。波長改變和散射角有關。彈性碰撞不變變長不變小結1什么是康普頓效應？彈性碰撞不變變長不變16小結15.康普頓散射實驗的意義：（1）有力地支持了愛因斯坦“光量子”假設；

（2）首次在實驗上證實了“光子具有動量”的假設；（3）證實了在微觀世界的單個碰撞事件中，動量和能量守恒定律仍然是成立的。6.光子的能量和動量7.用可見光能否觀察到康普頓散射？小結15.康普頓散射實驗的意義：17第三節(jié)康普頓效應及其解釋第三節(jié)18光的波動理論在解釋光電效應時遇到了巨大的困難。后來，愛因斯坦在普朗克量子化理論的啟發(fā)下，提出了光子學說．普朗克愛因斯坦光的波動理論在解釋光電效應時遇到了巨大的困難。后來，愛因191.光的散射光在介質中與物質微粒相互作用,因而傳播方向發(fā)生改變,這種現象叫做光的散射2.康普頓效應1923年康普頓在做X射線通過物質散射的實驗時，發(fā)現散射線中除有與入射線波長相同的射線外，還有比入射線波長更長的射線，其波長的改變量與散射角有關，而與入射線波長和散射物質都無關。1.光的散射光在介質中與物質微粒相互作用,因而傳播方向發(fā)生改20一.康普頓散射的實驗裝置與規(guī)律：晶體光闌X射線管探測器X射線譜儀石墨體(散射物質)j0散射波長一.康普頓散射的實驗裝置與規(guī)律：晶體光闌X射線管探X射21康普頓正在測晶體對X射線的散射

按經典電磁理論：

如果入射X光是某種波長的電磁波，散射光的波長是不會改變的！康普頓正在測晶體對X射線的散射按經典電磁理論：22康普頓散射曲線的特點：1.除原波長0外出現了移向長波方向的新的散射波長。2.新波長隨散射角的增大而增大。散射中出現≠0的現象，稱為康普頓散射。波長的偏移為=0Oj=45Oj=90Oj=135Oj................................................................................o（A）0.7000.750λ波長.......0康普頓散射曲線的特點：1.除原波長0外出現了移向長23二、經典電磁理論解釋康普頓效應根據經典電磁波理論，當電磁波通過物質時，物質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)射的散射光頻率應等于入射光頻率?？梢越忉岊l率不變的一般散射。無法解釋波長改變和散射角的關系。二、經典電磁理論解釋康普頓效應根據經典電磁波理論，當電磁波通24三、光子理論對康普頓效應的解釋康普頓效應是光子和電子作彈性碰撞的結果，具體解釋如下：1.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。2.若光子和束縛很緊的內層電子相碰撞，光子將與整個原子交換能量,由于光子質量遠小于原子質量，根據碰撞理論，碰撞前后光子能量幾乎不變，波長不變。(碰撞過程滿足動量守恒和能量守恒)三、光子理論對康普頓效應的解釋康普頓效應是光子和電子作彈性碰253.因為碰撞中交換的能量和碰撞的角度有關，所以波長改變和散射角有關。三、光子理論對康普頓效應的解釋3.因為碰撞中交換的能量和碰撞的角度有關，所以波長改變和散26三.康普頓散射實驗的意義（1）有力地支持了愛因斯坦“光量子”假設；（2）首次在實驗上證實了“光子具有動量”

的假設；（3）證實了在微觀世界的單個碰撞事件中，動量和能量守恒定律仍然是成立的?？灯疹D的成功也不是一帆風順的，在他早期的幾篇論文中，一直認為散射光頻率的改變是由于“混進來了某種熒光輻射”；在計算中起先只考慮能量守恒，后來才認識到還要用動量守恒。康普頓于1927年獲諾貝爾物理獎。三.康普頓散射實驗的意義（1）有力地支持了愛因斯坦“光量子”27康普頓,(1892-1962)美國物理學家康普頓效應1927年獲諾貝爾物理學獎康普頓,(1892-1962)美國物理學家康1927年獲諾281925—1926年，吳有訓用銀的X射線(0=5.62nm)為入射線,以15種輕重不同的元素為散射物質，四、吳有訓對研究康普頓效應的貢獻1923年,參加了發(fā)現康普頓效應的研究工作.對證實康普頓效應作出了重要貢獻。在同一散射角()測量各種波長的散射光強度，作了大量X射線散射實驗。（1897-1977）吳有訓1925—1926年，吳有訓用銀的X射線(0=5.62n29光子的能量和動量光子的能量和動量30動量能量是描述粒子的,頻率和波長則是用來描述波的動量能量是描述粒子的,31稱為電子的Compton波長只有當入射波長0與c可比擬時，康普頓效應才顯著，因此要用X射線才能觀察到康普頓散射，用可見光觀察不到康普頓散射。波長的偏移只與散射角有關，而與散射物質種類及入射的X射線的波長0無關，c=0.0241?=2.4110-3nm（實驗值）稱為電子的Compton波長只有當入射波長0與c可比擬時32小結1什么是康普頓效應？經典電磁理論解釋康普頓效應：可以解釋頻率______的一般散射。無法解釋波長改變和散射角的關系。光子理論對康普頓效應的解釋：康普頓效應是光子和電子作__________的結果若光子和外