康普顿效应及其解释

栏目导航
A．可能沿 1 方向，且波长变短 B．可能沿 2 方向，且波长变短 C．可能沿 1 方向，且波长变长 D．可能沿 3 方向，且波长变长
16
栏目导航
17
C [因为光子与电子碰撞过程中动量守恒，所以碰撞之后光子 和电子的总动量的方向与碰前光子的方向一致，可见碰后光子的方 向可能沿 1 方向，不可能沿 2 或 3 方向；通过碰撞，光子将一部分 能量转移给电子，光子的能量减小，由 E＝hν＝hλc知，波长变长．]
第二章 波粒二象性 第三节 康普顿效应及其解释
2
[学习目标] 1.了解康普顿效应现象．(重点) 2.知道康普顿效应进一步说明了光的粒子性．
栏目导航
3
一、康普顿效应及其解释 1．康普顿效应：用光照射物体时，散射出来的光的波长会 变长 的现象，称为康普顿效应． 2．光子的动量：p＝ h
λ
栏目导航
4
栏目导航
8
2．光子理论解释 在 X 射线散射现象中，假定 X 射线光子与电子发生完全弹性碰撞，这种碰 撞跟台球比赛中的两球碰撞很相似．按照爱因斯坦的光子说，一个 X 射线光子 不仅具有能量 ε＝hν，而且还有动量．相对 X 射线光子的能量，物质中电子的 能量是很小的，电子可以近似看作是静止的．如图所示，这个光子与静止的电 子发生弹性碰撞，碰撞过程中光子和电子的总能量守恒，总动量也守恒，光子 把部分能量转移给了电子，能量由 hν 减小为 hν′，因此频率减小，波长变长．同 时，光子要把一部分动量转移给电子，因而光子动量变小，从 p＝hλ看，动量 p 减小也意味着波长 λ 变大，因此有些光子散射后波长变长了．
栏目导航
13
1．科学研究证明，光子有能量也有动量，当光子与电子碰撞时， 光子的一些能量转移给了电子．假设光子与电子碰撞前的波长为 λ， 碰撞后的波长为 λ′，则碰撞过程中( )
A．能量守恒，动量守恒，且 λ＝λ′ B．能量不守恒，动量不守恒，且 λ＝λ′ C．能量守恒，动量守恒，且 λ＜λ′ D．能量守恒，动量守恒，且 λ＞λ′
A．散射光子的能量减少 B．光子的能量增加，频率也增大 C．速度减小 D．波长减小
栏目导航
6
A [由于光子既具有能量，也具有动量，因此碰撞过程中遵循 能量守恒定律．]
栏目导航
7
对康普顿效应的理解 1.经典解释(电磁波的解释) 单色电磁波作用于比波长尺寸小的带电粒子上时，引起受迫振 动，向各方向辐射同频率的电磁波． 经典理论可以解释频率不变的一般散射，但对康普顿效应不能 作出合理解释．
1．正误判断(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)散射光波长的变化，是入射光与物质中的自由电子发生碰撞
的结果．
(√ )
(2)光的电磁理论能够解释康普顿效应．
( ×)
×
栏目导航
5
2．一个沿着一定方向运动的光子和一个原来静止的自由电子相 互碰撞，碰撞之后电子向某一方向运动，而光子沿着另一方向散射 出去．则这个散射光子跟原来入射时相比( )
栏目导航
Thank you for watching !
栏目导航
11
BD [康普顿用光子的模型成功地解释了康普顿效应，在散射过 程中 X 射线的光子与晶体中的电子碰撞时要遵循动量守恒定律和能 量守恒定律，故 B、D 正确，A、Cwenku.baidu.com错误．]
栏目导航
12
对康普顿效应的三点认识 1．光电效应应用于电子吸收光子的问题；而康普顿效应应用于讨论 光子与电子碰撞且没有被电子吸收的问题． 2．假定 X 射线光子与电子发生弹性碰撞．光子和电子相碰撞时，光 子有一部分能量传给电子，散射光子的能量减少，于是散射光的波长大于 入射光的波长． 3．康普顿效应进一步揭示了光的粒子性，也再次证明了爱因斯坦光 子说的正确性．
栏目导航
9
栏目导航
10
【例 1】 (多选)美国物理学家康普顿在研究石墨对 X 射线的散 射时，发现在散射的 X 射线中，除了有与入射波长 λ0 相同的成分外， 还有波长大于 λ0 的成分，这个现象称为康普顿效应．关于康普顿效 应，下列说法正确的是( )
A．康普顿效应现象说明光具有波动性 B．康普顿效应现象说明光具有粒子性 C．当光子与晶体中的电子碰撞后，其能量增加 D．当光子与晶体中的电子碰撞后，其能量减少
栏目导航
14
C [光子与电子碰撞过程中，能量守恒，动量也守恒，因光子 撞击电子的过程中光子将一部分能量传递给电子，光子的能量减少， 由 E＝hλc可知，光子的波长增大，即 λ′＞λ，故 C 正确．]
栏目导航
15
3．康普顿效应证实了光子不仅具有能量，而且具有动量．如图 所示给出了光子与静止电子碰撞后，电子的运动方向，则碰后光子 ()