《大学物理第二版》- 康普顿散射.pptVIP

20-4 康普顿散射 第二十章 波和粒子 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变化了的成分——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.这种散射射线波长改变的现象称为康普顿效应. 一 康普顿散射实验规律 实验结果 （波长） (相对强度) 2 原子量小的物质中 康普顿效应显著, 原子量大的物质中 康普顿效应较弱. 1 波长的偏移?-?0与 散射角?有关,但与 散射物质无关. 二 用光子说解释康普顿效应 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, 散射波的频率应与入射波频率相同,因此散射射线中不可能出现大于入射射线波长的射线. 可见经典理论无法解释康普顿效应. 经典理论的困难 (1) 入射光子与散射物质束缚微弱的电子发生弹性碰撞时, 一部分能量传给电子, 散射光子能量减少, 频率下降、波长变大. (2) 光子与束缚很紧的电子碰撞, 或与整个原子发生弹性碰撞时, 能量不会显著减小, 所以散射束中出现与入射光波长相同的射线. 用光子观点解释 光子 电子 入射光子(X 射线或?射线)能量大. 四 康普顿散射公式 电子 光子 电子速度远小于光速, 可近似为静止. 电子反冲速度很大, 用相对论力学处理. 固体表面电子束缚较弱, 视为近自由电子. 能量守恒 动量守恒 —康普顿公式 康普顿波长 散射射线波长的相对改变量 解 (1) 根据康普顿散射公式 例1 波长?0=0.1nm的X射线, 在垂直于入射射线的方向观察, 求: (2) 散射射线波长的相对改变量; (3) 反冲电子的动能. (1) 散射射线波长的改变量;