物理量子物理课件 15-3康普顿效应.ppt

* 15-1 黑体辐射 普朗克能量子假设 15-2 光电效应 光的波粒二象性 15-3 康普顿效应 15-4 氢原子的玻尔理论 15-6 德布罗意波 实物粒子的二象性 15-7 不确定关系 15-8 量子力学简介 第十五章 量子物理 1920年，美国物理学家康普顿在观察X 射线被物质散射时，发现散射线中含有波长发生了变化的成分——散射束中除了有与入射束波长 ?0 相同的射线，还有波长 ? ?0 的射线. 一 实验装置 康普顿 吴有训 二 实验结果 （相对强度） （波长） 1 散射束中除了有与入射 束波长 ?0 相同的射线，还有波长 ? ?0 的射线. 2 波长的偏移 与散射角?有关. 3 射线的强度I 与散射角 ?有关. 二 实验结果 4 与散射物质无关. 5 射线的强度I 与散射物质 原子序数有关. 二 实验结果 1 散射束中除了有与入射束波长 ?0 相同的射线，还有波长 ? ?0 的射线. 2 波长的偏移 与散射角?有关. 3 射线的强度I 与散射角 ?有关. 4 与散射物质无关. 5 射线的强度I 与散射物质原子序数有关. 三 经典理论的困难 按经典电磁理论，带电粒子受到入射电磁波的作用而发生受迫振动，从而向各个方向辐射电磁波, 散射束的频率应与入射束频率相同，带电粒子仅起能量传递的作用. 经典理论： 电磁波(λ0、ν0)→散射物（原子受迫振荡）→辐射电磁波—波长、频率只能是λ0、ν0. 可见，经典理论无法解释波长变长的散射线. 3. 原子序数小的原子内层电子少，散射光中正常成分少；原子序数大的原子则相反，散射光中正常成分多. 电子 光子 光子 光子 电子 1 定性分析 1. 外层电子~自由→与光子碰撞时获得一部分能量→光子能量↓ → → —— 康普顿散射光. 四 量子解释 2. 内层电子与核结合紧→光子与之碰撞→光子反弹（不损失能量） → 不变——正常光. 电子 光子 光子 2 定量分析 动量守恒 能量守恒 动量守恒 能量守恒 康普顿波长 康普顿公式 散射光波长的改变量 仅与 有关 散射光子能量减小 康普顿公式 *