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* 康普顿效应 1.实验装置 康普顿效应实验全面验证了光子论。 同时还表明：能量守恒定律，动量守恒定律这两条基 本定律在微观粒子的相互作用中同样严格成立。 石墨对X射线的散射 2.实验现象与规律 康普顿效应 在 X 射线通过物质散射时，散射线中除有与入射线波长相同的射线外，还有比入射线波长更长的射线。 光阑 X 射线管 X 射线谱仪 ?0 散射光?,?0 石墨体 (散射物质) θ ? ? 规律： （1）波长的改变量 与散射物质，入射波长无关。 （2）原子量小的物质，康~明显。 原子量大的物质，康~不明显。 X-ray =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向的新的散射波长? 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 经典理论又一次遇到困难 经典散射理论： 当波长?0的射线入射后 使电偶极子受迫振动 发出散射波的波长在各方均是?0 康普顿采用了爱因斯坦的光量子假说 成功地解释了实验现象 进一步证明了光量子假说的正确性 3.效应的定性解释 光子与实物粒子一样能与电子发生碰撞。 光电效应：光子与自由电子发生完全非弹性碰撞。 康普顿效应 （1）与内层紧束缚电子碰撞： 光子的方向改变，能量不变λ=λ0 （2）与外层弱束缚电子碰撞： a.飞出反冲电子,带走一部分能量 b.光子的能量减小。hνhν0 ,λλ0 原子量小的物质，原子实对外层电子的束缚弱,所以康普顿效应明显。原子量大的物质，康~不明显。 能量守恒 动量守恒 反冲电子质量 解得： e ? m0 自由电子（静止） 为康普顿波长 假设光子与电子发生完全弹性碰撞。 4.康普顿散射公式 5.说明几点 ①.散射波长改变量 ?? 的数量级为 10-12m，对于可见光波长 ?～10-7m，???，在光谱仪中? 与?0分辨不开,所以观察不到康普顿效应。 X-ray 对于X光波长 ?=7.1*10-2nm，??～?，可观察到康普顿效应。 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 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 三、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 1. ??与散射物质无关 仅与散射角有关 曲线表明 轻元素 重元素 2. 吴有训的康普顿效应散射实验曲线 *