康普顿效应讲解
第三节 康普顿效应
小结
1、康普顿效应
用X射线照射物体时，一部分散射出来 的X射线的波长会变长。 2、光子理论对康普顿效应的解释
每个光子携带的能量为ε = hν； 每个光子携带的动量为P=h/λ
3、康普顿散射实验的意义
第三节 康普顿效应及其解释
一、康普顿效应
1、内容：用X射线照射物体时，一部分散射出来 的X射线的波长会变长。
X光 管
光 阑
0
散射
物质
晶体
X光检测 器
康普顿实验装置示意图
二、光子理论对康普顿效应的解释
光子理论认为康普顿效应是光子和自由电子作 弹性碰撞的结果，具体解释如下： 光子 光子
0
电子
二、光子理论对康普顿效应的解释
1、康普顿效应的前提：光子不仅具有能量hv， 还具有动量 2、模型：X射线光子与静止的自由电子的弹性碰撞 3、碰撞前的近似处理：光子的能量很大， 可认为电子静止
4、所遵循的规律：能量守恒、动量守恒
5、碰撞后：电子碰撞后获得一定的能量和动量， 光子的能量和动量减少，所以散射光的波长变长了。
v0 0
电子
x
每个光子携带的能量为ε = hν；
每个光子携带的动量为P=h/λ
二、光子理论对康普顿效应的解释
若光子和外层电子相碰撞，光子有一部分能量 传给电子,散射光子的能量减少，于是散射光子和束缚很紧的内层电子相碰撞，光子将 与整个原子交换能量,由于光子质量远小于原子 质量，根据碰撞理论，碰撞前后光子能量几乎不 变，波长不变。
三、康普顿散射实验的意义
支持了“光量子”概念 子假说的正确性 进一步证实了爱因斯坦光
= h
首次在实验上证实了爱因斯坦提出的“光量子具有动 量”的假设 P = E/c = h/c = h/ 揭示了光具有粒子性的一面 证实了在微观的单个碰撞事件中, 动量和能量守恒定 律仍然成立
康普顿效应及其解释
康普顿效应
[例1]
频率为ν的光子，具有的能量为hν，将这个光
子打在处于静止状态的电子上，光子将偏离原来的运动方 向，这种现象称为光的散射。散射后的光子 A．虽改变原来的运动方向，但频率保持不变 B．光子将从电子处获得能量，因而频率将增大 C．散射后的光子运动方向将与电子运动方向在一条 直线上，但方向相反 D．由于电子受到碰撞，散射后的光子频率低于入射 光的频率 ( )
对康普顿效应的理解
1．康普顿效应现象 用 X 射线照射物体时， 散射出来的 X 射线的波长会变长 的现象称为康普顿效应。 2．康普顿效应的经典解释 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。 经典理论解释频率不变的一般散射可以，但对康普顿效 应不能作出合理解释。
考向一 考向二
第三节
康普顿效应及其解释
1．用X射线照射物体时，一部分散射出来的X射线 的波长会 变长 ，这个现象称为康普顿效应。 2．按照经典电磁理论，散射前后光的频率 不变 ， 因而散射光的波长与入射光的波长 相等 ，不应该出现 波长 变长 的散射光。 3．光子不仅具有能量，其表达式为 ε＝hν ，还具
3．康普顿效应的光子理论解释 X射线为一些ε＝hν的光子，与自由电子发生完全弹性 碰撞，电子获得一部分能量，散射的光子能量减少，频率 减小，波长变长。
(1)光的散射是光在介质中与物质微粒的相互作 用，使光的传播方向发生改变的现象。 (2)散射光中也有与入射光有相同波长的射线，这 是由于光子与原子碰撞，原子质量很大，光子碰撞 后，能量不变，故散射光频率不变。
[答案]
D
根据光子理论运用能量守恒和动量守恒解释康普顿 效应。理论与实验符合得很好，不仅有力的验证了光子 理论，而且也证实了微观领域的现象也严格遵循能量守 恒和动量守恒。 对康普顿现象的理解，可以类比实物粒子的弹性碰 撞，在散射过程中要遵守动量守恒和能量守恒。
15-3 康普顿效应
Il 较大 I l0
二、光子论对康普顿效应的解释
1. 经典物理遇到的困难 • 根据经典电磁波理论，当电磁波通过物质时，物 质中带电粒子将作受迫振动，其频率等于入射光 频率，所以它所发射的散射光频率应等于入射光 频率: l 0 o 在 • 电磁波为横波， j 90 方向无散射波 经典物理无法解释康普顿效应.
l 10.24nm
'
Ek 4.6610 J
17
44 18
o
'
在康普顿效应中，入射的 x 射线波长为 5.00×10-2nm, 求在散射角为60°方向上 散射 x 射线的波长和引起这种散射的反 冲电子所获得的动能。
h l l0 (1 cos ) m0c h 2.43 1012 m m0c
E p c E
2 2 2
2 0
E0 0 ,
E h h p c c l
E pc
“波粒二象性”
借用经典“波”和“粒子” 术语，但既不是经典波，又 不是经典粒子
描述光的 粒子性
IA IN
2
E h
p h
描述光的 波动性
l
N A2
振幅越大，表示光子数越多， 光子到达该处概率越大
—— 概率波
1.波长为0.710Ǻ的X射线投射到石墨上，在与入射方向 成45o角处，观察到康普顿散射的波长变化为多少Ǻ? A. √ 0.0071 B. 0.071 C. 0.036 D. 0.703 2.波长为=0.0708nm的x射线,在石蜡上受到康普顿散射, 则在方向上所散射的x射线的波长为 ：
)m0c 2.0410 ( J )
2
14
Ek l0
hc
《康普顿效应》高三物理教案知识总结
《康普顿效应》高三物理教案知识总结。
一、实验原理
康普顿效应是一个非常重要的实验现象。
实验原理和结论如下：
康普顿效应的实验原理是：用高能X射线照射原子时，发现在X 射线和原子的相互作用过程中，X射线会散射并变成一条较弱的X射线，也就是所谓的“散射光”。
通过对这种散射现象的研究，可以揭示电子的粒子性和波动性。
二、实验装置
1、X射线发生器：产生高能X射线。
2、铝靶：装置在散射器的底部。
3、散射器：这是一个旋转的银管，装置在铝靶上。
散射器可以旋转，以改变散射实验的角度。
4、X射线探测器：用于观察X射线散射的强度和方向。
三、实验结论
康普顿效应的实验结论是：X射线散射的强度和方向，与X射线的能量、散射角度和散射光线的方向有关。
康普顿效应所揭示的是电子的粒子性和波动性，以及电磁波的粒子性。
四、康普顿效应的重要意义
康普顿效应是非常重要的一项物理学研究成果。
它不仅深化了人们对电磁波和物质交互作用的认识，还为物理学理论的发展提供了重要的依据。
同时，康普顿效应也具有很高的应用价值，例如医学方面的X射线检查等领域都有着广泛的应用。
五、结语
以上就是我们对康普顿效应的知识总结。
康普顿效应是现代物理学中非常重要的一项研究成果，通过对康普顿效应的学习，我们可以更好地了解电子的粒子性、波动性及电磁波的粒子性等方面的知识。
希望本篇文章能够帮助到各位同学更好地掌握康普顿效应这一物理学知识点。
17.2-2康普顿效应解析
散射是指光线被无数小微粒各自反射到四 面八方，比如说晚上在外面打开手电会看见 光柱，按理说手电不对着你的眼睛，光线不 会自己拐弯钻进你的眼睛，那你怎么会看见 光柱呢？那是因为手电光被小尘埃阻挡并反 射到四面八方，一部分反射到你的眼睛里。 这就叫散射。
太阳辐射通过大气时遇到空气分子、尘粒、 云滴等质点时，都要发生散射 太阳辐射通过大气时，由于空气分子散射的 结果，波长较短的光被散射得较多。雨后天 晴，天空呈青兰色就是因为辐射中青兰色波 长较短，容易被大气散射的缘故。
爱因斯坦光子假说圆满解释了光电效应， 但当时并未被物理学家们广泛承认，因为它 完全违背了光的波动理论。 4、光电效应理论的验证
美国物理学家密立根，花了十年时间做 了“光电效应”实验，结果在1915年证实了 爱因斯坦方程，h 的值与理论值完全一致， 又一次证明了“光量子”理论的正确。
由于爱因斯坦提出的光子假说成功地说 明了光电效应的实验规律，荣获1921年诺贝 尔物理学奖。
17.2科学的转折：光的粒子性
第2课时：康普顿效应
回顾：光电效应实验现象
①任何一种金属，都有极限频率，入射光的 频率低于极限频率就不能发生光电效应； ② 当入射光的频率大于极限频率时，入射 光越强，饱和电流越大； ③光电子的最大初动能由入射光频率决定； ④光电子的发射几乎是瞬时的。 爱因斯坦光子说： 爱因斯坦光电效应方程
2、康普顿效应 1923年康普顿在做 X 射线通过物质散射 的实验时，发现散射线中除有与入射线波长 相同的射线外，出现了比入射线波长更长的 射线，其波长的改变量与散射角有关，而与 入射线波长 和散射物质都无关。
3、康普顿散射的实验装置与规律：
X 射线管
晶体
散射波长
光阑
0
第三节_康普顿效应及其解释
5.康普顿效应的意义: (1)证明了爱因斯坦光子假说的正确性; (2)揭示了光子不仅有能量h ν,还有动量 p=h /λ; (3)揭示了光具有粒子性;
6.巩固练习: (1)假如一个光子与一个静止的电子碰撞, 光子并没有被吸收,只是电子被反弹回来, 散射光子的频率和原来光子的频率相比中电子 的受迫振动,这种振动频率必与入射波的频 率相同,从而引起的散射波也应该与入射波 的频率相同,而散射前后介质相同,所以散射 前后波长也不变. 光波波长在散射 4.康普顿效应的理论解释: 前后不变 光子与静止的电子发生碰撞,光子把部分能 量转移给了电子能量由hν减小为h ν’,因此频 率减小,波长变大; 同时光子要把一部分动量转移给电子,因而 光子动量减小,由P= h / λ 看,散射后有些光 子波长变长;
第三节 康普顿效应及其解释
1.康普顿效应: 用x射线照射物体时,散射出来的x射线的 波长会变长.
x射线谱仪
石墨体
康普顿效应：在散射的 x射线中，不但 存在与入射线波长相同的反射线，同 时还存在波长大于入射线波长的反射 线现象。
x射线谱仪
石墨体
说明:光子在介质中和物质微粒相互作用, 使得光的传播方向转向其他方向的现 象 2.光子的动量: p= h /λ 光子的能量： E=hν 3.经典电磁理论的困难:
康普顿效应及其解释
第 二 章
第 三 节
师之说
知识点
考之向 梦之旅
考向一 考向二
第三节
康普顿效应及其解释
1．用X射线照射物体时，一部分散射出来的X射线 的波长会 变长 ，这个现象称为康普顿效应。 2．按照经典电磁理论，散射前后光的频率 不变 ， 因而散射光的波长与入射光的波长 相等 ，不应该出现 波长 变长 的散射光。 3．光子不仅具有能量，其表达式为 ε＝hν ，还具
康普顿效应
[例1]
频率为ν的光子，具有的能量为hν，将这个光
子打在处于静止状态的电子上，光子将偏离原来的运动方 向，这种现象称为光的散射。散射后的光子 A．虽改变原来的运动方向，但频率保持不变 B．光子将从电子处获得能量，因而频率将增大 C．散射后的光子运动方向将与电子运动方向在一条 直线上，但方向相反 D．由于电子受到碰撞，散射后的光子频率低于入射 光的频率 ( )
答案：5.68×10－16 J
1.89×1Байду номын сангаас－24 kg· m/s
梦之旅见课时跟踪检测(九)
光子的动量和波长是多少？在电磁波谱中它属于何种射线？
[解析] 由题意知光子的动量p＝mc＝0.91×10
－30
×3×
108 kg· m· s－1＝2.73×10－22 kg· m· s－1。 光子的波长 6.63×10－34 J· s h λ＝ p＝ ＝0.002 4 nm 2.73×10－22 kg· m· s－ 1 因电磁波谱中γ射线的波长在1 nm以下，所以该光子在 电磁波谱中属于γ射线。 [答案] 2.73×10－22 kg· m/s
3．康普顿效应的光子理论解释 X射线为一些ε＝hν的光子，与自由电子发生完全弹性 碰撞，电子获得一部分能量，散射的光子能量减少，频率 减小，波长变长。
康普顿效应介绍
c
c
0
h m0c
(1 cos )
0
第十五章 量子物理
10
物理学
第五版
15-3 康普顿效应
h (1 cos ) 2h sin2
m0c
m0c 2
康普顿波长
C
h m0c
2.43 10 12
m
康普顿公式
h m0c
(1
cos
)
C
(1
cos
)
第十五章 量子物理
11
物理学
第五版
15-3 康普顿效应
hc
0
(1
0
)
295
eV
（3） 光子损失的能量＝反冲电子的动能
第十五章 量子物理
17
物理学
第五版
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本章目录
15-2 光电效应 光的波粒二象性 15-3 康普顿效应 15-4 氢原子的玻尔理论 *15-5 弗兰克-赫兹实验 15-6 德布罗意波 实物粒子的二象性 15-7 不确定关系
若 0 C 则 0，可见光观察不到
康普顿效应.
第十五章 量子物理
13
物理学
第五版
15-3 康普顿效应
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 0 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.
第十五章 量子物理
14
物理学
（1）散射波长的改变量 为多少？
（2）反冲电子得到多少动能？ （3）在碰撞中，光子的能版
15-3 康普顿效应
解
（1） C (1 cos ) C (1 cos 90 ) C
第三节康普顿效应
教师：
胡炳全
第三节 康普顿效应
一、康普顿效应及其实验规律： 1、康普顿效应：1920年美国物理学家康普顿在研究物质 对X射线的散射时发现：在散射的X射线中除有与入射波 长相同的X射线外还有波长比入射波长更长的X射线，这 种现象叫做康普顿效应。 2、康普顿效应 实验装置：
3、康普顿效应 实验规律：
e,c
h 0.002426 nm 2m0c
叫电子的康普顿波长。
《大学物理》
教师：
胡炳全
2
4e,c sin
2
在不同的φ为什么还有波长不变的X射线呢？可以理解 为光子与原子实完全弹性碰撞的结果。原子实的质量远大 于光子质量，碰撞后光子动量不变，因此波长也不变。
由动量守恒：
2 m0 v 2 1 v2 / c2 h2 h2 h2 2 2 2 cos ' '
由能量守恒可得：
《大学物理》
教师：
胡炳全
hc hc m0c 2 1 v2 / c2 '
联立求解可得：
m0c 2
' 2h 2 sin m0c 2
《大学物理》
教师：
胡炳全
(1)Δλ=λ’-λ随着φ增大而增 大；
(2)随φ增大λ’对应的强度增 大; (3)Δλ的大小与靶原子序数无 关.
《大学物理》
教师：
胡炳全
4、பைடு நூலகம்典理论不能解释康普顿效应！
二、康普顿效应的理论解释 康普顿效应可以使用光子理论得到完美的解释。 康普顿认为，康普顿效应是由于光子与原子的外层电 子和原子实发生完全弹性碰撞的结果。
康普顿效应的内容和物理意义
康普顿效应的内容和物理意义1.效应描述：康普顿效应描述了X射线或γ射线通过物质时与物质中的自由电子发生非弹性散射的过程。
在这个过程中，光子（射线）与自由电子相互作用，并失去一部分能量和动量。
2.散射角及波长变化：康普顿效应的一个重要结果是确定了X射线或γ射线经过散射后的散射角和波长的变化。
散射角和波长的变化与散射体的质量有关，散射角的增大导致波长的增大。
3.散射截面：康普顿效应还研究了散射截面的大小。
散射截面是描述散射过程发生的概率的物理量。
康普顿散射截面与入射光子能量、散射角和电子自由程等参数相关。
4.能量和动量守恒：康普顿效应表明，在光子与自由电子碰撞的非弹性散射过程中，能量和动量是守恒的。
散射后的光子能量减少，由此推断散射前后的光子具有不同的波长。
同时，散射角的增大导致动量的变化。
1.量子性质的证明：康普顿效应是证明光的粒子性的重要实验证据之一、在这个效应中，光子（射线）与自由电子发生碰撞，表明光也具有具体的粒子特征。
2.波粒二象性：康普顿效应揭示了光的波动性和粒子性的结合。
射线具有波动性，可以用波长来描述；而在散射过程中，光子作为离散的粒子与自由电子相互作用。
3.能量和动量守恒定律的应用：康普顿效应证明了在散射过程中能量和动量的守恒定律的普适性。
能量守恒表明，在散射前后，能量的总量保持不变；动量守恒表明，在散射前后，总动量的大小和方向保持不变。
4.电子衍射和晶体结构分析：康普顿效应也为电子衍射和晶体结构分析提供了重要基础。
康普顿效应揭示了X射线或γ射线与物质中的自由电子散射的机制，为后来发展出的电子衍射技术提供了理论基础。
综上所述，康普顿效应是光的粒子性和波动性的结合体现，以及能量和动量守恒的实验证据。
它的发现和研究为我们理解光子的性质和物质的结构提供了重要的物理基础。
简述康普顿效应
简述康普顿效应康普顿效应是一种在语言学习领域有较大影响的心理效应，其介绍了一种“记忆”机制，即“学习时的再激活对于记忆的益处”。
也就是说，学习者在复习和练习中再次激活某种学习过的知识，可以使得知识的记忆的更持久。
究竟什么是康普顿效应，历史渊源又是怎样的？一、什么是康普顿效应康普顿效应，也称重激活效应，是指当学习者再次激活某种已学过的知识时，可以使得知识的记忆更为持久，也就是常说的“深度学习”的概念。
故此，当学习者在学习某一知识时，正确的复习，可以帮助记忆深入，让知识的记忆更加牢固。
这个效应形成的具体过程，是由生物心理学家古德康普顿（G.A.Kompf）的研究发现的。
他做了一项实验，即放映一部电影给参与者，让他们观看后进行记忆训练，或者让他们观看后立刻进行复习训练。
结果发现，参与者在复习时，可以更深入地记忆电影中的内容，而若是直接观看，记忆的深度却不明显。
二、康普顿效应背后所暗藏的心理学原理科学家对康普顿效应有过多次的研究，揭示了它背后的心理原理。
一般来讲，康普顿效应是一种长期记忆的形成过程，其发生的过程大致如下：第一，初始记忆的形成。
学习者完成第一遍学习，并将学习的知识记住时，是一种“初始记忆”的形成过程。
第二，概念形成与印象把握。
学习者在练习中，可以把握概念性内容和抽象性信息，从而形成对概念的掌握。
第三，信息特征提取。
学习者在记忆过程中，会抽取某些信息特征，例如结构、关系等，以便更加深入地理解这些知识。
第四，熟悉信息的记忆。
学习者在不断复习中，对相关知识的记忆会越来越深入，越来越熟悉。
第五，印象总结。
学习者在复习学习过程中，会把各项信息总结，以形成一个综合性的记忆模型。
三、康普顿效应在语言学习中的应用康普顿效应，在语言学习中有着极大的应用。
因其有助于提高学习者在语言学习过程中的记忆深度，从而提高学习者的学习效率，这对于语言学习者尤其重要。
康普顿效应的应用，是通过正确的学习技巧和记忆训练，从而帮助学习者更深入的理解知识，提升记忆的练习等方式实现的。
康普顿效应知识点
康普顿效应知识点康普顿效应是指光的散射现象中，入射光子与散射光子之间发生能量和动量转移的现象。
这一效应的发现对于量子力学的发展起到了重要的推动作用。
本文将介绍康普顿效应的基本原理、数学表达以及实验验证等知识点。
一、康普顿效应的基本原理康普顿效应是由美国物理学家康普顿于1923年首次发现的，他通过实验证实了光的颗粒性质，并提出了光子与电子发生碰撞后发生能量和动量转移的观念。
康普顿效应的基本原理可以用以下几点来概括：1. 光的颗粒性质：康普顿效应的实验证实了光具有颗粒性质，即光可以看作是由一系列具有能量和动量的光子组成的。
2. 光与物质的相互作用：康普顿发现，当光子与物质中的自由电子碰撞时，光子的能量和动量会发生改变。
这是因为在碰撞过程中，光子与电子之间发生能量和动量转移。
3. 能量和动量转移：康普顿效应说明了入射光子与散射光子之间发生了能量和动量的转移。
具体来说，入射光子的能量减小，而散射光子的能量增加；入射光子的动量改变，而散射光子的动量也发生了变化。
二、康普顿效应的数学表达康普顿效应可以用数学表达来描述。
假设光子的入射能量为E，波长为λ；入射角为θ，散射角为φ。
根据康普顿散射公式，可以得到散射光子的波长λ'的计算公式：λ' - λ = \frac{h}{m_e c}(1 - \cos{\theta})其中，h为普朗克常量，m_e为电子质量，c为光速。
该公式表明，散射光子的波长与入射光子的波长之差与散射角度的余弦值有关。
由此可见，散射光子的波长与散射角度相关，而与入射光子的波长无关。
这意味着，康普顿效应可以通过测量散射光子的波长变化来研究入射光子与物质的相互作用。
三、康普顿效应的实验验证康普顿效应的实验证实了光的颗粒性质，并提供了实验数据来支持上述理论。
实验通常采用散射仪器，可以测量入射光子和散射光子的能量以及散射角度，从而计算散射光子的波长差。
实验证明，散射光子的波长差与散射角度呈正比关系，而与入射光子的波长无关。
伽玛射线与物质相互作用——康普顿效应及推导过程
1
0、引言
电磁辐射与物质相互作用时，可能会发生 若干种不同的效应，这些效应是不同能量的光 子与物质中的分子、原子、电子、原子核相互 作用的结果。各种现象发生的概率与入射光子 的能量有密切关系。
光子能量较低时 (hv ＜ 0.5MeV)，以光电 效应为主；高能γ光子 (hv＞1.02MeV)可以与原 子核发生作用，产生正负电子对; 当入射光子 具有中等能量时, 产生康普顿效应。
6
二、光子理论的解释
电磁辐射是光子流，每一个光子都有确定 的动量和能量。X射线光子的能量约为104～ 105 eV， 它们与散射物质中那些受原子核束缚 较弱的电子 （结合能约为10～102 eV） 的相互 作用，可以看成光子与静止自由电子的作用。
自由电子吸收一个入射光子，发射一个波 长较长的光子（散射光子），同时电子与散射 光子沿不同方向运动。散射过程可以看作入射 光子与自由电子的弹性碰撞。
13
例 波长为 0 = 0.020 nm 的 X 射线与自由电子
发生碰撞，若从与入射角成90°角的方向观察 散射线。求（1）散射线的波长；（2）反冲电 子的动能；（3）反冲电子的动量。
解（1）散射线的波长
h (1 cos )
m0c
6.631034 9.11031 3108
(1
cos 90)
nm
4
实验规律 （1） 对于原子量较小的散射物质，康普顿
散射较强，反之较弱。
（2）波长的改变量 -0 随散射角θ的增加而
增加。 （3）对不同的散射物质，只要在同一个散
射角下，波长的改变量 - 0 都相同。
5
经典物理的困难
按照经典电磁波理论，当一定频率的电磁 波照射物质时，物质中的带电粒子将从入射波 中吸收能量，作同频率的受迫振动，并向各方 向发射同一频率的电磁波，这就是散射线。显 然这个理论只能说明波长不变的散射现象而不 能解释康普顿散射。
最新第三节-康普顿效应及其解释课件ppt
一.康普顿散射的实验装置与规律：
X 射线管
晶体
光阑
散射波长
0
j
探
测
器
石墨体 (散射物质)
X 射线谱仪
光子理论对康普顿效应的解释
康普顿效应是光子和电子作弹性碰撞的 结果，具体解释如下：
1. 若光子和外层电子相碰撞，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。
恶性:1-5%。 ▲良恶性鉴别是临床进一步处理的关键
• 甲状腺结节十分常见。触诊发现一般人 群甲状腺结节的患病率为3%～7%；而 高清晰超声检查发现甲状腺结节的患病 率达20%～70%。甲状腺结节多为良性， 恶性结节仅占甲状腺结节的5%左右。
•
病因分类
. 1增生性结节性甲状腺肿 碘过高或过低、食用致甲状腺肿的 物质、服用致甲状腺肿药物或甲状腺激素合成酶缺陷等。
0
c(1cojs)
c = 0.0241Å=2.4110-3nm（实验值）
称为电子的Compton波长
只有当入射波长0与c可比拟时，康普顿效应才显
著，因此要用X射线才能观察到康普顿散射，用可 见光观察不到康普顿散射。
甲状腺结节的诊断和治疗
甲状腺结节的概况
▲ 人群患病率:4%-7% ▲女>男 ▲随年龄增长患病率上升 ▲儿童期颈部放射治疗者患病率明显增加 ▲甲状腺结节--良性:绝大多数
抑制治疗或随诊
功能自主性结节（热结节） 手术或131I治疗 在B超下局部注射酒精治疗
甲状腺囊肿 良性或恶性皆可形成囊肿 凡持续或混合性囊肿、D>3cm者应手术 FNA为良性者:反复穿刺抽尽液体或抽 液后注入无水酒精或四环素进行硬 化治疗
超声引导下经皮酒精注射（PEI）治疗 PEI是一种微创性治疗甲状 腺结节的方法。主要用于治疗甲状腺囊肿或结节合并囊性变。本 法复发率较高。大的或多发囊肿可能需要多次治疗方能取得较好 的效果。对单发、实性结节不推荐使用。特别要注意的是，在 PEI治疗前，一定要先做FNAC检查，除外恶性变的可能，才能实 施。
8.3.2 康普顿效应的理论解释
(1
c
os
)
c(1 cos )
电子的康普顿波长:
c
h m0c
2 431012m
0.00243nm
康普顿效应的理论解释
二、康普顿散射实验的意义 1、有力地支持了“光子假说”的正确性；
狭义相对论动力学的正确性；
也证实了普朗克假设 = h 的正确；
2、首次在实验上证实“光子具有动量”的假设；
碰撞过程中动量守恒
hν0 c
e0
hν c
en
mV
hν0 hν cos m0V cos
cc
1 (V /0
e
p
hν c
en
pe mV
, 0 hν sin m0V sin
c
1 (V / c)2
消去 与V 可得, 散射使波长的偏移量为:
0
h m0c
能量 0 h ν 0
动量 动量
e
pe0 0
pe mV
p0
hν0 c
e0
(2)碰撞后 *电子 能量 E m c 2
*光子 能量 h ν
动量 动量
pe mV
m0V 1 (V / c)2
p
hν c
en
康普顿效应的理论解释
碰撞过程中能量守恒
hν0 m0c2 hν mc2
2、光子与实物粒子一样，能与电子等粒子作弹性碰撞
0
自由 电子
结论 波长变化 X光子
0 0
原子
内层电子 外层电子
波长不变的散射线 波长变大的散射线
康普顿效应的理论解释
3、理论解释
X 射线光子与电子的碰撞
(1)碰撞前
p0
hν0 c
20-3康谱顿效应
例题4、康普顿效应的主要特点是 例题 、康普顿效应的主要特点是:[D] (A)散射光的波长均比入射光的波长短，且随散射角增大而减 散射光的波长均比入射光的波长短， 散射光的波长均比入射光的波长短 但与散射体的性质无关． 小，但与散射体的性质无关． (B)散射光的波长均与入射光的波长相同，与散射角、散射体 散射光的波长均与入射光的波长相同， 散射光的波长均与入射光的波长相同 与散射角、 性质无关． 性质无关． (C)散射光中既有与入射光波长相同的，也有比入射光波长长 散射光中既有与入射光波长相同的， 散射光中既有与入射光波长相同的 的和比入射光波长短的.这与散射体性质有关 这与散射体性质有关． 的和比入射光波长短的 这与散射体性质有关． (D)散射光中有些波长比入射光的波长长，且随散射角增大而 散射光中有些波长比入射光的波长长， 散射光中有些波长比入射光的波长长 增大，有些散射光波长与入射光波长相同． 增大，有些散射光波长与入射光波长相同．这都与散射体的性质 无关． 无关．
四、光的波-粒二象性 光的波光不仅具有波动性，还具有粒子性。这种双重性称为波– 光不仅具有波动性，还具有粒子性。这种双重性称为波– 粒二象性。 粒二象性。 波动性和粒子性之间的联系如下： 波动性和粒子性之间的联系如下：
hc mϕ = 2 = 2 c c hν h p = mϕc = = c λ
分别为光子的质量和动量。 mϕ p 分别为光子的质量和动量。
θ
x Pe
散射后X射线波长的改变为 解 (1)散射后 射线波长的改变为 散射后
∆λ =
2h m0c
sin
2ϕ 2
=
2×6.63×10−34 J ⋅s 9.11×10−31 kg×3×108 m⋅s−1
sin2 π 4
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可得散射光子的散射角为： 65.50
（3）求反冲电子的动量大小与方向。
反冲电子的 动量大小：
P mv m0v / 1 v 2 / c 2 m0 0.6c / 1 0.62 2.05 1022 kg m s 1
（下一页）
17
反冲电子动量的方向：
h /
根据动量守恒，在与 X垂直的方向上有：
三、康普顿效应是说明光的粒子性 的另一个重要的实验。 1922-1933年间康普顿（pton ）观察X射线通过物质散射时， 发现散射的波长发生变化的 现象。
1927诺贝尔 物理学奖
（下一页） 1
光阑
B1 B2
晶体
A φ
X射线谱仪
C
石墨体（散射物）
G
X 射线管
调节C对A的方位，可使不同方向 的散射线进入光谱仪。
h/
X
0 h sin Psin
mv
θ
代入各已知量可求得：
sin hsin P
6.63 10 34 sin 65.50
0.0441 10 10 2.05 10 22
47.40
（下一页）
18
知识要点：
＊普朗克的能量子假说：
能量子为 ： = h ， h=6.6310-34 J.s
sin 2
2
（1）求散射光子的波长
h
c
n
h
c n0
mv
θ
X
散射光子的能量为： h h Ek
c / , Ek mc 2 m0c 2 ,m m0 / 1 v 2 / c 2 o
（下一页） 0.0441 A
16
（2）求散射光子的散射角；
2 c
sin 2
2
o
o
o
0.0441 A, 0.030 A, c 0.024 A
P308 问题思考19-7～17 P310 T19 - 5、7
0.700 0.750 波长 （A） 6
... .. .................................................
石 (a) 墨相 的对
(b)
康强 普 顿 (c) 度 效 应 (d)
φ=135 O
o
波长λ（A）
φ=90 O
φ=0 O φ=45 O
0.750
... .. ..............................................................................
11
康普顿效应的定量分析
Y
m0
h e X
Y h
h
mv X
c
n
h
c
n0
X
θ
mv
（1）碰撞前 （2）碰撞后
（3）动量守恒
光子在自由电子上的散射
h pc
光子的动量p h
c
（下一页） 12
由能量守恒:
h m0c2 h mc 2 h h mc 2 m0c 2
Ek
由动量守恒:
根据经典电磁波理论，当电磁波通过散 射物质时，物质中带电粒子将作受迫振 动，其频率等于入射光频率，所以它所 发射的散射光频率应等于入射光频率。
无法解释波长改变和散射角的关系。
（下一页）
光子理论对康普顿效应的解释
光子理论认为康普顿效应是高能光子和 低能自由电子作弹性碰撞的结果，具体解释 如下：
若光子和散射物外层电子（相当于自由 电子）相碰撞，光子有一部分能量传给 电子,散射光子的能量减少，因此波长变 长，频率变低。
*爱因斯坦光电效应方程：自由电子吸收一个光子：
h Ekmax A eUa h h0
反向遏止电压为：eUa EK max 截止频率为：h0 A
*康普顿散射公式：自由电子与光子弹性碰撞：
康普顿波长（2常 c数si）n22c mh0c
c(1
0
0 0243 A
cos
)
（下一页）
19
作业
0.700
应 (d)
普 顿 (c) 度
康强
对 (b)
石 (a) 墨相
效
的
我国物理学家吴有训在与康普顿共同研究 中还发现：
原子量小的物质康普顿散射较强， 原子量大的物质康普顿散射较弱；
当散射角增加时，波长改变也随着增 加；在同一散射角下，所有散射物质 的波长改变都相同。
（下一页）
经典电磁理论在解释康普顿效应时 遇到的困难
h
h
n
c
h
c n0
X
θ
mv
X方向动量守恒:
h h cos mv cos
Y方向动量守恒: 0 h sin mv sin
c / ,
（下一页 ）
m m0 / 1 v2 / c2
最后得到：
2h
m20 cc
sin 22
22
康普顿散射 公式
c
h m0c
——电子的 康普顿波长
h
（下一页继续）
若光子和被原子核束缚很紧的内层电子相 碰撞时，就相当于和整个原子相碰撞，由 于光子质量远小于原子质量，碰撞过程中 光子传递给原子的能量很少， 碰撞前后光 子能量几乎不变，故在散射光中仍然保留 有波长0的成分。
因为碰撞中交换的能量和碰撞的角度有 关，所以波长改变和散射角有关。
（下一页）
h
n
c
h
c n0
X
mv
θ
其值为： c 0.0243 Å 是个常数
此式说明：波长改变与散射物质无关，仅决定于散射 角；波长改变随散射角增大而增加。
（下一页）
14
康普顿理论的意义 1、验证了光的粒子说的正确性； 2、验证了在光与电子的相互作用过程中，
能量守恒与动量守恒仍是正确的； 3、进一步验证了相对论的正确性。
..... ........
φ=0 O
0.700
0.750
λo （A）
波长
4
石 (a) 墨相 的对
(b)
康强 普 顿 (c) 度 效 应 (d)
... .. ...........................
φ=0 O φ=45 O
0.700 0.750 波长 （A） 5
φ=0 O φ=45 O φ=90 O
R
康普顿实验装置示意图
（下一页）
康普顿实验指出
散射光中除了和入射光波长λ相同的射线之 外，还出现一种波长λ’ 大于λ的新的射线。
康普顿效应
改变波长的散射 康普顿散射
散射X射线的波长中有两个峰值 和 且 与散射角有关
（下一页） 3
石 (a) 墨相 的对
(b)
康强 普 顿 (c) 度 效 应 (d)
以上三个实验的共同启示：
在微观世界，物理量的取值与变化 可能是不连续的！
（下一页）
15
例题：在一康普顿实验中，当入射光子的波长为
0.030
o
A
时，反冲电子的速度为0.6c。试求：
-
（1）散射光子的波长；（2）散射光子的散射角；
- ( 3 )反冲电子的动量大小与方向。
h
解 能量守恒与动量守恒
2 c