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《光电效应和康普顿效应的微观本质差异_张贞》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、第23卷第1期延安大学学报(自然科学版)Vol.23No.12004年3月JournalofYananUniversity(NaturalScienceEdition)March.2004X光电效应和康普顿效应的微观本质差异张贞,杨延宁,李富星(延安大学计算中心,陕西延安716000)摘要:分析了光电效应和康普顿效应的产生条件,提出光电效应和康普顿效应在微观本质上的差异,并给出康普顿效应的理论解释。关键词:光电效应;康普顿效应;光量子;散射中图分类号:O431文献标识码:A文章编号:1004-602X(2004)01-0030-031概述仅
2、具有分立的能量hM,而且还具有一定的动量hM/c。用爱因斯坦的光子理论可以圆满解释光电效应和当频率为M的光子从原子旁边掠过时,光子与康普顿效应的实验结果。但在现行光学教材中,均没原子发生相互作用的过程称为光子与原子的碰撞。有深入讨论两种效应在微观本质上的差异。为什么在这种过程中,由于作用的形式及产生的后果不同,它们同是光子与电子的碰撞过程,却引起了截然不可以有诸多现象出现,其最主要的有:¹光子继续按同的两种效应?本文从实验事实出发,在微观本质上原来的方式运动,就好象没有原子那儿存在一样,而探讨光电效应和康普顿效应的差异。原子也不受任何扰动;
3、º产生光电效应,光子的能量2光电效应和康普顿效应的产生条件h被原子吸收,转移给某个电子,使该电子脱离原子的束缚(从原子中电离),形成一个自由电子和一个光与物质相互作用时,可能出现许多现象,但按正离子;»产生康普顿效应,在该效应中,光子被原照量子力学,我们无法确切地预言这许多现象中到子内较松散的外层电子所散射,光子失掉一部分能底哪一种实际会发生,只能给出各种现象可能出现量变为电子的反冲动能,散射光子的频率减小,由于的几率。这主要由于光子、原子等微观粒子具有波粒原子核对外层电子束缚得很松,可把原子的外层电二象性。如果我们想要指明一个光子的位置,
4、就无法子看作自由电子。同时指明它在该位置时的速度和动能(即受测不准除此之外,光子与原子的相互作用,还可能会产原理限制)。我们能说明的仅仅是每一种现象可能出生其它一些更复杂的现象,例如,光子可能被原子核现的几率,而对于任何单个的光子,我们永远也不能散射(核致康普顿效应)、吸收使核分裂(核的光电效确切地预言它在与原子碰撞时究竟会产生那种现应);光子在核场作用下可能湮灭,其能量转化为电象。虽然如此,但这并不是说就不能选择某种条件,子和正电子的能量(电子偶的产生);若光子的能量使某种现象如光电效应成为主要过程,或者选择其恰被原子吸收而使得这个原子发
5、射出若干个电子,它条件使康普顿效应成为主要过程。实验表明,光电则会出现种种复杂的现象,与光电效应类似(称为光效应和康普顿效应发生的几率,主要由光子的能量致俄歇效应)等等,这里列举的只是很少一部分最来确定。有人用实验得出如下结果[4]:可能出现的效应,光子从原子旁掠过,还会出现其它分别使用1000个光子穿过0.1mm厚的铝箔的过程。本文只讨论光电效应和康普顿效应。和铅箔时,平均来说将发生什么效应。如果以能量为[1][2][3]]在现行光学教程中,将光电效应和康普300KeV的1000个光子通过0.1mm厚的铅箔时,顿效应作为光的粒子性的两个有
6、力证据,说明光不平均只有9～10个光子将产生康普顿效应、约有35X收稿日期:20030410作者简介:张贞(1956),男,陕西米脂县人,延安大学副教授。第1期张贞等:光电效应和康普顿效应的微观本质差异31个将产生光电效应,约955个光子则穿过铅箔,不受hMm0T=mT=(2)c1-T2/c2任何影响。与此相反,若能量为30KeV的1000个光子通过0.1mm厚的铝箔时,大约只有5～6个光222chM+2hMm0c由式(1)得:T=2子将产生康普顿效应、约有920个参与产生光电效hM+m0chMc应,约75个光子则无扰动地通过铝箔。总的来说
7、,产由式(2)得:T=2224生光电效应的几率随着光子的能量增加而迅速减hM+m0c显然,分别由能量守恒定律和动量守恒定律决小。而在100～700KeV的能量范围内,重原子铅发定的电子运动速度不相同,说明自由电子吸收光子生光电效应的几率要比轻原子铝要大得多。另外,实这一过程不能同时满足自然界普遍存在的能量守恒验中还发现,光子能量为89KeV时光电效应出现定律和动量守恒定律,表明这一过程是不能发生的。有趣的突变,说明要从铅原子中撞出一个内层的电子3.2处于运动状态的自由电子也不能吸收光子需要89KeV的能量。如果光子的能量正好比89为了简便起
8、见,假设碰撞前电子的运动速度与KeV稍大一些,铅原子的最内层电子因光电效应有入射光子的速度相互垂直,光子与处于运动状态的很大的几率被撞出;若光子的能量正好比89KeV稍自由电子碰
