康普顿效应与拉曼散射的对比研究.pdfVIP

第6期 湖南人文科技学院学报 No．6 2007年 l2月 Journ~of Hunan Instltutt~of Hurqanities，Science and Technolog3 Dee．．2007 康普顿效应与拉曼散射的对比研究 邓丹，陈昌永 (湖南人文科技学院，湖南 娄底 4170001 [摘 要]光在传播过程中如果遇到小颗粒物质披散射后频率发生改变的现象其实是光与这些小颗粒物质碰撞的结 果，都是光和物质的相互作用．康普顿效应是x射线光子与电子碰撞的结果，是光同原子之间的相互作用；而拉曼散射是 可见光与分子碰撞的结果，是光同分子之间的相互作用 简要介绍了它们的历史发展过程，阐述了两者的原理，并就其原 理和在实际应用上进行了对比研究，有助于我们更好地理解和掌握光与物质的相互作用理论。 [关键词]光散射；康普顿效应；拉曼散射；光子 [中图分类号]0436．2 [文献标识码]A [文章编号]1673—0712(2007)06—0009—06 (C·V·Raman)和克里希南(K·S·K~shnan)在研究单色 1 引言 光在液体中散射时，不仅观察到与人射光频率相同的瑞利 光在传播过程中如果遇到小颗粒物质，或者传播光的 散射，而且还发现两侧有强度很弱、与入射光频率不同的散 介质不均匀时，就会有一部分光偏离原来的传播方向，甚至 射光谱。同年，苏联的曼迭利斯塔姆和兰兹贝尔格在石英 于转向任何方向，这种现象叫做光的散射 。以前，人们一 的散射中也观察到这种现象。 直都认为光在传播过程中频率是保持不变的， 此就自然 这两种散射的散射光频率都发生了变化，到底是什么 地认定光被散射时频率也是保持不变的，而且一般的光学 原因使之改变了呢? 测量也支持此观点。事实真是如此吗? 2 康普顿效应的原理 1922～1923年，美同物理学家康普顿(A·H·Comp— ton)在研究x射线被较轻物质(石墨、石蜡等)散 t后光的 2．1 康普顿效应的实验规律 成分的实验中，发现散射谱线中除了有波长与原波长相同 观察康普顿效应的实验现象，有如下规律： 的成分外，还有波长较 的成分．这种散射现象称为康普顿 第一、散射x射线中除了有原波长为A的射线外，还 效应或康普顿散射 有波长大于A的波长A 。 在光的散射现象中有一和x射线的康普顿效应类似 第二、波长差△A=A 一A随散射角增大而增大。而且 的特殊效应，光的频率在散射后也发生交化，但频率的变化 散射线中波长为A的射线强度随 增大而减小；波长为A 只决定于散射物质的特性。这就是拉曼在研究光的散射过 的射线强度随 增大而增大。 程中于1928年发现的拉曼散射，也称为拉曼效应或组合散 第鼍、在相同散射角下，不同散射物质引起的 A相 射： 同，与入射x射线波长A以及散射物质均无关，但波长A 当一束单色光入射在固、液或气态介质上时，从介质中 的强度随原子序数增大而增大， 波长A 的强度随原子序 有散射光问四面八方射出。相对于入射光的频翠或波数改 数增大丽减小。 变呵分为j三类散射，第一类是频率基本不变，也就是频率变 按照经典物理，光的散射过程如下：入射光引起物质内 化小于3 X 10 Hz的瑞利散射。第二类是频率变化约为3 带电粒子受迫振动，振动着的带电粒子从人射光波中吸收 ×10 Hz的布里渊散射。还有一类是其强度数量远远比瑞 能量，并向四周辐射，这就是散射光。散射光的频率等于带 利散射弱很多、频率变化约为3×10 Hz的拉曼散射。在 电粒子受迫振动的频率，也等于入射光的频率。因而散射 发现拉曼散