第三康普顿效应.pptVIP

* 第三节 康普顿效应 ? θ ?0 λ 0 ? ? 散射线中有两种波长 ?0 、 ? ， θ的增大而增大。 随散射角 ? 探测器 ?0 一. 实验规律 X 光管 光阑 散射物体 =0 O j =45 O j =90 O j =135 O j . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . o （A） 0.700 0.750 λ 波长 . . . . . . . 散射曲线的三个特点： 1.除原波长?0外出现了移向长波方面的新的散射波长? 2.新波长? 随散射角的增大而增大 3.当散射角增大时 原波长的谱线强度降低 而新波长的谱线强度升高 二. 经典物理的解释 经典理论只能说明波长不变的散射，而不能说明康普顿散射。 电子受迫振动 同频率散射线 发射 单色电磁波 θ 说明 受迫振动v0 照射 散射物体 三. 光子理论解释 能量、动量守恒 1. 入射光子与外层电子弹性碰撞 外层 电子 受原子核束缚较弱 动能＜＜光子能量 近似自由 近似静止 静止 自由 电子 θ 2. X 射线光子和原子内层电子相互作用 光子质量远小于原子，碰撞时光子不损失能量，波长不变。 原子 自由电子 ?0 ?0 ? ?0 内层电子被紧束缚，光子相当于和整个原子发生碰撞。 所以，波长改变量 康普顿波长 光子 内层电子 外层电子 波长变大的散射线 波长不变的散射线 (1) 说明 1925—1926年 吴有训用银的X射线(?0 =5.62nm) 为入射线 以15种轻重不同的元素为散射物质 (2)、吴有训对研究康普顿效应的贡献 1923年 参加了发现康普顿效应的研究工作 对证实康普顿效应作出了重要贡献 在同一散射角( )测量各种波长的散射光 强度 做了大量 X 射线散射实验 弱 强 重物质（多数电子处于强束缚状态 ） 强 弱 轻物质（多数电子处于弱束缚状态 ） ? ?0 波长 吴有训实验结果 ? 证实了康普顿效应的普遍性 ? 证实了两种散射线的产生机制 ? －外层电子(自由电子)散射 ?0－内层电子(整个原子)散射 在康普顿的一本著作 “X-Rays in theory and experiment”(1935)中 19处引用了吴的工作 两图并列作为康普顿效应的证据 吴有训 (1897—1977) 意义: 0 3.康普顿散射实验的意义 支持了“光量子”概念 进一步证实了 首次在实验上证实了爱因斯坦提出的“光量子具有动量”的假设 证实了在微观的单个碰撞事件中, 动量和能量守恒定律仍然成立 康普顿获得1927年诺贝尔物理学奖 P = E/c = h?/c = h/? ? = h? 康普顿 （A. H.Compton) 美国人(1892-1962） 康普顿在做康普顿散射实验 四、光电效应和康普顿效应的区别 相同点：都是电磁波和物质的相互作用过程。 不同点： 1、入射光子能量不同 光电效应中入射光为可见光 康普顿效应中入射光为x射线 ２、相互作用过程不同 光电效应——光子与束缚电子的作用，光子的hv全部被金属中的 束缚电子吸收，使e成为一个自由电子逸出金属表面。 　　康普顿效应——相当于光子与自由电子作用，自由电子只部分吸收光子能量，使光子失去一部分能量，飞行方向偏转。 3、 　　光电效应——e吸收光子的全部能量而脱出金属表面，能量守恒 　　康普顿效应——e和光子弹性碰撞，能量守恒，动量守恒 4、两种效应发生的几率由入射光子的能量和原子的质量决定 如选100kev的光子和铅(重金属)碰撞，它主要发生光电效应 选200kev的光子和铝(轻金属)碰撞，它主要发生康普顿效应 一般来说，发生光电效应的几率随光子的 的增大而减小 例1　用波长?0=1埃的光子作康普顿实验。求 (1)、散射角?＝900 的康普顿散射波长是多少？ (2)、分配给这个反冲电子的动能多大？ 解：(1)、康普顿散射光子波长： (2)、根据能量守恒 *