第八章量子光学6、7.ppt

*§8-6康普顿效应一、康普顿效应及实验X射线在散射时，散射光的波长发生改变的现象。实验装置二、实验结果设入射X射线的波长为λ0。1、在沿不同方向的散射线中，除原波长的谱线外，还出现波长λλ0的散射光谱线。2、对一定的散射物质，Δλ=λ－λ0随散射角φ的增加而增加，λ0谱线的强度随φ角的增加而减小，λ谱线的强度随φ角的增加而增加。3、Δλ与散射物质无关，λ0谱线的强度随散射物原子序数的增加而增加，λ谱线的强度随原子序数的增加而减弱。4、波长改变量与散射角φ的关系：三、康普顿效应的量子解释把轻元素物质中的电子看成是自由的，光子与电子发生弹性碰撞，碰撞过程中，能量和动量守恒。(1)式平方：(3)式减去(2)式并乘以C2运用质量的相对论公式：得利用关系式：Δλ与λ0无关，与物质无关K的意义：两点说明：(1)散射光在波长λ附近有一个强度分布。的改变量，称康普顿波长。得(2)随着原子序数的增加，波长改变的谱线的强度逐渐减弱，而波长不改变谱线的强度逐渐增强。时，波长代入(4)式：四、康普顿效应的意义1.光与物质相互作用时，主要表现为量子性。2.微观粒子严格遵从能量和动量守恒定律。3.康普顿效应也是一种光电效应。二者的区别：光子能量和电子所受束缚能量相差不大时，主要表现为光电效应。光子能量大大地超过电子所受束缚能量时，主要表现为康普顿效应。§8-7波粒二象性一、光的波粒二象性光在传播过程中，主要表现为波动性；光在与物质相互作用时，主要表现为粒子性。反映波动的量ν，λ；反映粒子的量E，p通过普朗克常数定量地联系在一起。二、实物粒子的波粒二象性实物粒子的粒子性与波动性的对应关系：称德布罗意波或物质波。质量为1克，速度为的粒子，所对应物质波波长为：红光波长的1022分之一要使一个电子波的波长为，则可算出所需加的电压。电子由静止越过电位差V的电场，动能为。求得V=150伏能量达150eV的电子与波长为的波相联系。美国的戴维逊(1881~1958)和革末(1896)以及英国的汤姆逊(1892)，各自独立进行了实验。戴和革用镍单晶作电子衍射的三维光栅，用能量为54eV的电子束垂直入射，与法线成50°角方向出现一个很强的反射，由衍射公式：晶格间距符合得很好汤姆逊使一高速电子束通过一张极薄的多晶体箔(100纳米厚)，观察到一幅由同心环组成的衍射图样。*