15-3康普顿效应ppt

电子反冲速度很大，需用相对论力学来处理.
（2）理论分析
能量守恒
hv0 m0c h mc
2
Байду номын сангаас
2
h 物理学 y e h 0 c e0 e c
第五版
15-3
康普顿效应
动量守恒
h 0 h e0 e mv c c
康普顿公式 康普顿波长
e0

x
mv
（4）光子理论对康普顿效应的解释
1、若光子和外层电子相碰撞，光子有一部分能量 传给电子, 光子的能量减少，因此波长变长，频率 变低。 2、散射中 0 的散射光是因光子与金属中的 紧束缚电子（原子核）的作用.

0
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。
15-3

0
0, 0
π, ( ) max 2C
散射光子能量减小
h y e h 0 c e0 e c
0 , 0
e0

x
mv
15-3
康普顿效应
第五版
2h 物理学 2 2 sin 2c sin 康普顿公式 c c m0c 2 2
2 2
（2） 反冲电子的动能
0

0

（3） 光子损失的能量＝反冲电子的动能
（6）物理意义
康普顿效应
物理学
第五版
光子假设的正确性，狭义相对论力学的正确性 .
微观粒子也遵守能量守恒和动量守恒定律.
15-3
康普顿效应
物理学
第五版
1927诺贝尔物理学奖
• A.H.康普顿
• 发现了X射线通过 物质散射时，波长 发生变化的现象
15-3
康普顿效应
例 波长 0 1.0010-10 m的X射线与静止的自由 物理学 第五版 电子作弹性碰撞, 在与入射角成 90 角的方向上观察 ,问
0 2h 2 sin c c m0c 2
h c 2.431012 m m0c
15-3
康普顿效应
第五版
2h 物理学 2 2 sin 2c sin 康普顿公式 c c m0c 2 2
（3）结论 散射光波长的改变量 仅与 有关
（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，光子的能量损失了多少？
( 1 cos 90 ) C ( 1 cos ) 解（1） C C 12 2.4310 m
0 hc hc hc Ek m c m0c (1 ) 295eV
15-3
康普顿效应
物理学 1920年，美国物理学家康普顿在观察 X射线被物质 第五版 散射时，发现散射线中含有波长发生变化了的成分.
一
实验装置
二
实验结果
15-3 康普顿效应 I（相对强度） 物理学
第五版
在散射X 射线中除有 与入射波长相同的射线外， 还有波长比入射波长更长 的射线 . 三 经典理论的困难
0

0
45


0
90

经典电磁理论预言， 散射辐射具有和入射辐射 一样的频率 . 经典理论无 法解释波长变化 .
135

（波长）
15-3
四 量子解释 （1）物理模型
康普顿效应
物理学
第五版
光子
0
y
v0 0
电子
y
x
光子



电子

x
入射光子（ X 射线或 射线）能量大 . E h 范围为：104 ~ 105 eV 固体表面电子束缚较弱，可视为近自由电子. 电子热运动能量 h ，可近似为静止电子.