物理学康普顿效应

三、康普顿效应的实验规律
康普顿效应
现象归纳
1. 散射线中除有波长与入射线 λ0 相同的成分外，还有 波长 λ > λ0 的成分。
2. 波长偏移量 Δλ=λ-λ0 随散射角 φ 的增大而增加，与
散射物质无关。 3. 各种散射物质对同一散射角 φ ,波长偏移量 Δλ 相等。 当散射物的原子序数增加时，散射线中的 λ0 谱线强度 增强， 谱线 λ 的强度减弱。
康普顿（1892-1962）
康普顿因发现康普顿效应而获得了1927年诺贝尔物理学奖。 著名物理学家
五、吴有训对康普顿效应的贡献 15种元素的康普顿效应实验结果 康普顿效应
吴有训（1897—1977） 中国近代物理学奠基人
A.H. Compton （1892-1962）
康普顿效应
l0
三、康普顿效应的实验规律 不同散射物质的实验规律
康普顿效应
λ0
不同散射物质的λ0实验规律（对同一散射角 φ） λ0
X射线
X射线
X射线
1. 各种散射物质对同一散射角 φ，波长偏离量 Δλ 相等。
原子序数 Z=6
原子序数 Z=16
原子序数 Z=26
2. 若散射物质的原子序数增加：散射线中 λ0 谱线的强度增强； λ 谱线的强度减弱。
1927年获诺贝尔物理奖
二、康普顿效应及其原理
康普顿效应
概述
用X射线照射一散射体（如石墨）时，X射线发生 散射，散射线中除有波长和入射线 λ0 相同的成分外， 还有波长 λ > λ0 的成分，这种现象称为 康普顿效应 。
二、康普顿效应及其原理
λ λ0
λ0 λ
λ0
康普顿效应
λ0
谱线 λ 称 位移线 λ Δλ=λ-λ0 称 波长偏移量
物理学
College Physics
康普顿效应
A.H. Compton （1892-1962）
一个特殊桌面上的弹性碰撞
动量守恒 能量守恒
ε0
ε2'
ε0
ε0
固定
半球
ε1'
康普顿效应
ε1' < ε2' < ε0
ε0
一、康普顿效应实验系统示意图
第
第
一 道 缝
铅 盒
二 道 缝
康普顿效应
光 闸 X射线管
1923年康普顿研究 X射线通过物质发生散射的实验示意图
四、康普顿效应的量子解释
康普顿效应
X光是由一群能量量子化的光子所组成，光子的能量
1
为 ε=hv ，动量为
p=
ε c
。
散射体（石墨）对X光的散射，实质上是散射体中的
2
自由电子或束缚电子与一个入射光子的碰撞过程。
3 X光子与电子的碰撞是弹性碰撞，它们遵从动量守恒
和能量守恒定律，这种碰撞是形成波长散射的原因。
或 康普顿偏移
பைடு நூலகம்
外层电子
λ0
λ > λ0
X射线 λ0
其光子能量比可见光 光子的能量大上万倍
散射体
石墨，电子结合能不高
原子核与内层电 子组成的原子实
三、康普顿效应的实验规律 Δλ ~ φ 实验规律
康普顿效应
l0
l
l0 l
l0 l
X 射 线 源
λ0 波长偏移量 Δλ=λ-λ0 φ
Δλ 随 φ 的增大而增大，与物质的种类无关。