康普顿效应-德布罗意波

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1、15-3康普顿效应引言：1905年爱因斯坦提出光子理论，并成功解释了光电效应.1920年，康普顿在研究X射线被物质(石墨)散射时，发现散射线中还含有比入射波长更长的射线。一、康普顿散射实验：如果是X射线与电子作用呢？但仅可见光紫外光的实验,而其仅占整个电磁波范围极少部分，因此，仍有物理学家们对此光子概念有疑虑…1.散射光中除了和入射光波长λ0相同的射线之外，还出现一种波长λ大于λ0的新的射线。康普顿实验指出2.新波长随散射角的增大而增大。..........................................................

2、......................o（A）0.7000.750波长.......Mo，K实验规律是：二、经典理论的困难经典电磁理论难解释为什么有≠0的散射：光的散射过程：电磁波入射光→带电粒子吸收能量散射=入射做受迫振荡所发射的散射光频率应等于入射光频率爱因斯坦光子理论可以解释！入射X光子→弹性碰撞→物中静止自由电子e自由电子（静止）θm0h1.康普顿做了成功的解释：假设X射线光子与“静止”的“自由电子”作完全弹性碰撞碰撞过程中能量与动量守恒。三.用光子理论解释康普顿效应e自由电子（静止）θm0h碰撞前能量：碰撞前动量：自由电

3、子入射光子碰撞后能量：碰撞后动量：反冲电子散射光子能量守恒动量守恒反冲电子质量解得：2.定量计算：eθm0自由电子（静止）c称为电子的康普顿波长=2.4310-2Å讨论：(1)为什么可见光观察不到康普顿效应？(思15-14)光电效应(可见光)：吸收光子；康普顿效应(X射线)：散射光子。(2)光电效应与康普顿效应的区别？(思15-12)（3）散射X光中两个波长、0(原入射波长),并且＞0核的外层电子束缚弱→高能X光碰撞→产生散射光核的内层电子束缚强→高能X光碰撞→产生散射光0碰撞→能量守恒→反冲电子能量增加→h散＜h入＞0四.康普

4、顿散射实验的意义2.证实了在微观领域，动量和能量守恒定律仍然是成立的。康普顿获得1927年诺贝尔物理学奖。E=h1.证实了光子理论的正确性，说明了光子具有质量、能量、动量---光具有粒子性。p=/c=h/c=h/康普顿（A.H.Compton)美国人(1892-1962）20世纪50年代的吴有训吴有训（1897—1977）物理学家、中国科学院副院长，曾任清华大学物理系主任、理学院院长。清华大学物理系教授，对证实康普顿效应作出了重要贡献解（1）例3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？（1）

5、散射波长的改变量为多少？（3）反冲电子的运动方向φ？（2）反冲电子的动能＝光子损失的能量（3）反冲电子的方向φ*例∶一能量的光子与一静止电子碰撞，碰后光子的散射角为60o求∶(1)光子的波长、频率、能量各改变多少？(2)电子的动能、动量的大小和方向。解∶1)入射光子的频率、波长分别为2)电子动能=光子能量的减少电子动量：依据竖直方向上动量守恒，即：光(波)具有粒子性，那么实物粒子具有一.德布罗意假设波动性吗?L.V.deBroglie（法国人，18921987）15-6德布罗意波任何实物粒子，既具有粒子性，又有波动性，即实物粒子具有波粒二象性。1.德布罗

6、意假设与粒子相联系的波称为物质波，或德布罗意波，—德布罗意波长（deBrogliewavelength）粒子性：有能量E、动量P，波动性：有频率和波长.路易.德布罗意Louis.V.deBroglie法国人1892—1987提出电子的波动性1929年获诺贝尔物理奖电子静止能量：1）非相对论:v<

7、01kg，速率v=300m/s的子弹的德布罗意波波长。解:v<