(24)--1.2.3 康普顿效应量子力学.ppt

1922-1933年间康普顿观察X射线通过物质散射时，发现散射的波长发生变化的现象。因此1927年诺贝尔物理学奖。1.2.3康普顿效应康普顿效应是说明光的粒子性的另一个重要的实验。

二、实验装置X射线经散射物质散射后，在不同方向上测量散射X射线的波长和强度。我国物理学家吴有训在此实验中也做出重要的贡献。

康普顿的X射线实验结果原子量增大二、实验结果

三、经典电磁理论不能解释康普顿效应经典电磁理论预言，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和散射角的关系。

X射线是由光子组成，光子能量ε0=hν。光子与自由电子或受原子核束缚较弱的电子碰撞是完全弹性碰撞。四、光子理论解释

康普顿散射解释：1、能量为ε0的入射光子与散射物质中的电子发生弹性碰撞时，电子获得一定能量，碰撞后的光子的能量比入射光子的能量低，因而，散射光的频率要比入射光的频率低。对应散射光中波长增大的成分。

2、当原子核对电子束缚较紧时，光子与电子的碰撞相当于光子和整个原子碰撞，由于光子质量远小于原子质量，光子能量损失很小，散射光的频率认为不变。散射光中波长不变的成分。

3、轻原子（原子量小）中电子速度很小，电子视为静止。原子核对电子束缚较弱，电子获得较大的反冲速度，光子能量损失很大（散射光的频率变小），康普顿散射效应较强。

光子电子（1）物理模型入射光子（X射线或射线）能量大。电子光子（范围为：

电子反冲速度很大，需用相对论力学来处理。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，可近似为静止电子。

（2）理论分析动量守恒（余弦定理）能量守恒

（2）理论分析由（1）式把hv移到左边，两边平方，

（4）-（3）

康普顿波长康普顿公式

散射光波长的改变量仅与有关散射光子能量减小康普顿公式（3）结论

（4）物理意义光子假设的正确性，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。康普顿公式说明：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。