2022-2023學(xué)年高二物理競賽課件：康普頓散射

康普頓散射

康普頓散射主要內(nèi)容：1.康普頓散射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律2.光子理論的解釋

θ

0λ0

探測器

0康普頓散射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律X光管光闌散射物體(實(shí)驗(yàn)裝置示意圖)

0

0

0

0實(shí)驗(yàn)結(jié)果:1.散射X光中兩個波長,

0(原入射波長),

>

0,

↑

→

–

0=

↑

且

↑→

0散射X光強(qiáng)度↓,

↑→

散射X光強(qiáng)度↑2.在相同散射角下，不同金屬,不同

0→但

相同，原子序數(shù)↑

→

0強(qiáng)度↑，原子序數(shù)↑

→

強(qiáng)度↓散射角相同，散射物體不同情況下的實(shí)驗(yàn)結(jié)果：入射波散射波（入射光的中心波長為

0

，散射光中頻率改變部分的中心波長為

）。經(jīng)典物理無法解釋康普頓散射實(shí)驗(yàn)規(guī)律經(jīng)典理論只能說明波長不變的散射，而不能說明康普頓散射.電子受迫振動同頻率散射線發(fā)射

單色電磁波θ受迫振動v0照射散射物體康普頓散射實(shí)驗(yàn)規(guī)律需用光子理論解釋.光子理論的解釋能量、動量守恒

入射光子與外層電子彈性碰撞外層電子受原子核束縛較弱動能＜＜光子能量近似自由近似靜止靜止自由電子θ（運(yùn)算推導(dǎo)）（電子的康普頓波長）其中X

射線光子和原子內(nèi)層電子相互作用光子質(zhì)量遠(yuǎn)小于原子，碰撞時光子不損失能量，波長不變.原子自由電子

0

0

0內(nèi)層電子被緊束縛，光子相當(dāng)于和整個原子發(fā)生碰撞.光子內(nèi)層電子外層電子波長變大的散射線波長不變的散射線(1)波長變化

結(jié)論(2)強(qiáng)度變化輕物質(zhì)（多數(shù)電子處于弱束縛狀態(tài)）.

結(jié)論光子內(nèi)層電子外層電子波長變大的散射線波長不變的散射線

波長變化物質(zhì)波長

0

輕物質(zhì)（多數(shù)電子處于弱束縛狀態(tài)）弱強(qiáng)重物質(zhì)（多數(shù)電子處于強(qiáng)束縛狀態(tài)）強(qiáng)弱吳有訓(xùn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果

強(qiáng)度變化例求(1)散射線的波長λ;(2)反沖電子動能;(3)反沖電子動量.解(1)散射線的波長λ:(2)反沖電子動能:(3)反沖電子的動量：λ0=0.02nm

的X射線與靜止的自由電子碰撞,若從與入射線成90°的方向觀察散射線。

電子自旋角動量大小

S

在外磁場方向的投影s—自旋量子數(shù)自旋磁量子數(shù)ms

取值個數(shù)為電子自旋ms=±1/22s+1=2則s=1/2

，電子自旋角動量在外磁場中的取向四個量子數(shù)（表征電子的運(yùn)動狀態(tài)）(1)主量子數(shù)

n

(1,2,3,…,n)(2)副量子數(shù)

l

(0，1，2，…,n-1)

(3)

磁量子數(shù)

ml(0，±1，±2，…,±

l)

(4)自旋磁量子數(shù)

ms

(1/2,