《康普顿效应》PPT课件

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1、§16.3康普顿效应光子与物质相互作用，可能发生不同的效应：一.什么是康普顿效应：入射光为可见光，光子能量较低，主要发生光电效应；高能光子和原子核相互作用，主要产生正负电子对。入射光为x射线，光子具有中等能量，主要发生康普顿效应；x射线（l<1nm）的散射实验：1θ0λ0探测器0X光管光阑散射物体x射线经物质散射后，波长变长的现象称为康普顿效应2实验规律：随散射角的增大而增大。1.与散射物及l0无关对原子量小的轻元素，波长变长的散射光相对强度强对原子量大的重元素，波长变长的散射光相对强度弱3经典理论只能说明波长不变的散射，而不能说明康普顿散射。电子受迫振动同频率散射线

2、发射单色电磁波θ说明受迫振动v0照射散射物体经典理论：谐振子受迫振动，发射电磁波（l不变,瑞利散射P332），无法解释康效应。4二.用光子理论解释x射线是以c运动的光子流，每个光子x射线是与散射物的相互作用可看成是一个光子和散射物中一个自由电子（或外层束缚较弱的电子）的弹性碰撞过程——能量守恒、动量守恒一个光子和一个电子相互作用，电子吸收一个光子，发射出一个能量较小的光子，该光子和电子向不同方向运动。θ外层电子受原子核束缚较弱动能＜＜光子能量近似自由近似静止静止自由电子52.和什么因素有关？碰前碰后完全弹性碰撞：能量守恒动量守恒质速关系四个方程，四个未知数6求得：（1）仅与有关，

3、与散射物及l0无关（2）散射光中也有的成份（P334）因为内层电子被束缚较强，故光子和内层电子的碰撞相当于和整个原子碰撞（弹性），碰后原子几乎不动，光子被散射后波长也几乎不变。光子内层电子外层电子波长变大的散射线波长不变的散射线7（3）轻元素原子对大多数电子的束缚弱，波长变长的散射光相对较强重元素原子对大多数电子的束缚强，波长变长的散射光相对较弱吴有训实验结果8（4）电子何时获得最大能量（动能）？当用可见光入射时：光子能量最大的是紫光（5）用可见光入射时，为何看不到康效应9三.光电效应与康普顿效应的区别相同点：都是电磁波与物质的相互作用过程不同点：1.入射光子能量不同可见光x射线

4、2.相互作用过程不同电子吸收一个光子的能量而脱离金属的束缚，逸出金属表面。光子和电子发生碰撞使光子失去部分能量飞行方向偏转。能量守恒能量、动量守恒10作业三P34一.3.在康普顿散射中，如果设反冲电子的速度为光速的60％，则因散射使电子获得的能量是其静止能量的_____倍二.1.用l0=0.1nm的光子作康普顿散射实验（1）散射角j=90°时的康普顿散射波长等于多少？（2）分配给反冲电子的动能等于多少？（1）j=90°时：11（2）分配给反冲电子的动能：二.2.一光子与自由电子碰撞，电子可能获得的最大能量为60keV，求入射光子的波长和能量。当j=p时：最大，此时Ek最大12二.

5、3.已知x光光子能量为0.6MeV，在康普顿散射后波长改变了20％，求反冲电子获得的能量和动量的大小。反冲电子获得的能量：已知由上式解出：光子能量：13二.4.如图所示，一束能量为hn0的光子流与静止质量为m0的静止自由电子作弹性碰撞，若散射光子的能量为hn，试从能量守恒定律出发，证明散射角j满足下式：1415