《康普顿散射》PPT课件

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1、狭义相对论基础爱因斯坦20世纪最伟大的物理学家之一,1905年、1915年先后创立狭义和广义相对论,1905年提出了光量子假设,1921年获得诺贝尔物理学奖,还在量子理论方面有重要贡献.（1879-1955）真空中的光速是常量，沿各个方向都等于c，与光源或观测者的运动状态无关.1相对性原理物理定律在所有惯性系中都具有相同的表达形式.2光速不变原理狭义相对论的基本原理洛伦兹坐标变换式(1)相对论动量遵循洛伦兹变换当时动量与速度的关系(2)相对论质量静止质量：m0相对论质量说明质量与速度有关.m0m12340.20.41.000.60.8vc狭义相对论力学的基本方程当时变为牛顿第二定律.即当

2、时,不变相对论动量守恒定律质量与能量的关系动能定理设积分相对论动能当时，静能量物体静止时所具有的能量.相对论质能关系质能关系指出：物质的质量和能量之间有密切的联系.总能量相对论能量和质量守恒是一个统一的物理规律.动量与能量的关系极端相对论近似光子光的波粒二象性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.康普顿效应一实验装置二实验结果（相对强度）（波长）1波长的偏移()与散射角有关.2与散射物体无关.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

3、，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.可见，经典理论无法解释波长变长的散射线.1物理模型入射光子（X射线或射线）能量大.四量子解释范围为：光子电子电子光子电子反冲速度很大，用相对论力学处理.电子热运动能量，可近似为静止电子.固体表面电子束缚较弱，视为近自由电子.光子电子电子光子(1)入射光子与散射物质中束缚微弱的电子弹性碰撞时，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定性分析(2)光子与原子中束缚很紧的电子发生碰撞，近似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.3定量计算动量守

4、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4结论5讨论若则，可见光观察不到康普顿效应.光具有波粒二象性一般而言，光在传递过程中，波动性较为显著；光与物质相互作用时，粒子性比较显著.与的关系与物质无关，是光子与近自由电子间的相互作用.散射中的散射光是因光子与紧束缚电子的作用.原子量大的物质，其电子束缚较强，因而康普顿效应不明显.6物理意义光子假设的正确性，狭义相对论力学的正确性.微观粒子的相互作用也遵守能量守恒和动量守恒定律.例1波长的X射线与静止的自由电子作弹性碰撞，在与入射角成角的方向上观察，问：（2）反冲电子得到多少动能？（3）在碰撞中，光子的能量损失

5、了多少？（1）散射波长的改变量为多少？（1）（2）反冲电子的动能（3）光子损失的能量＝反冲电子的动能解