康普顿效应

1、康普顿效应的解释
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， E=hc/λ于是散射光的波长大于入射光的波长。 ②若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。
③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。
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，
2.康普顿散射实验的意义
①有力地支持了爱因斯坦“光量子”假设；
②首次在实验上证实了“光子具有动量”； p＝h/λ的假设
③证实了在微观世界的单个碰撞事件中， 动量和能量守恒定律仍然是成立的。
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
二、经典理论的困难
①按经典电磁波理论，带电粒子受 到入射电磁波的作用而发生被迫振动， 从而向各个方向辐射电磁波，散射束 的频率应与入射束的频率相同。带电 粒子仅起能量传递的作用。 ②无法解释波长改变和散射角的关系。
可见，经典电磁波理论无法解释波长 变长的散射线
光的散射：光在介质中与物质微粒发生相互作用， 因而改变传播方向的现象
一、康普顿实验
1、实验装置示意图：X光被石墨散射
美国物理学家
λ0
1892--1962
获1927年诺 贝尔物理奖
2、实验规律：原波长λ0成分——经典散射
（1）散射光
λ›λ0成分——康普顿散射 与λ0和散射物质无关
（2）波长的改变量Δλ 只与散射方向有关
如图所示，碰撞前后光子与电子的总能量守恒， 总动量也守恒．电子碰撞前为静止，碰撞后获 得了一定的能量和动量，减小了光子原有的能 量和动量，由 E＝hν 和 p＝hλ可知，散射光的频 率减小而波长变长．
【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(BD )
（3）波长为λ的散射光的强度随散射体原子序 数的增加而减小
Hale Waihona Puke Baidu
判断：
(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．
练习：1．一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( A )
康普顿效应
[学习目标] 1.了解康普顿效应现象． 2.知道康普顿效应进一步说明了光的粒子性．
新课学习
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λ0相同的射 线，还有波长λ›λ0的射线。
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．