康普顿效应课件.ppt

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1、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.1一实验装置2二实验结果(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.3三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,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.41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5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

2、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6(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.73定量计算动量守恒能量守恒89康普顿波长康普顿公式10散射光波长的改变量仅与有关.散射光子能量减小4结论115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.12与的关系与物质无关,是光子与近自由电

3、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.136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.14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,光子的能量损失了多少?(1)散射波长的改变量为多少?15(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END16

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