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1、163 康普顿效应康普顿效应 163.1 康普顿效应的实验规律康普顿效应的实验规律 光照射在自由带电粒子上，散射光发生波长改光照射在自由带电粒子上，散射光发生波长改变的现象，在变的现象，在1920年前人们即已发现，用年前人们即已发现，用X射线照射线照射物质射物质,可以观察到散射的可以观察到散射的X射线波长发生了改变。射线波长发生了改变。据经典电磁理论据经典电磁理论,散射光波长是不会改变的。散射光波长是不会改变的。瞄准直缝让散射角瞄准直缝让散射角 的光子通过的光子通过 实验测得散射光波长与散射角的关系如图实验测得散射光波长与散射角的关系如图有两峰值有两峰值,其一在入射其一在入射X射线波长处。新的

2、峰对应的射线波长处。新的峰对应的波长即康普顿理论所预言的散射波长即康普顿理论所预言的散射X射线波长。射线波长。163.2康普顿效应的解释康普顿效应的解释 1923年康普顿用光子与静止电子的弹性碰撞解释年康普顿用光子与静止电子的弹性碰撞解释了散射光波长的改变，得出了波长移动的公式。了散射光波长的改变，得出了波长移动的公式。 他还测量了他还测量了X射线在石墨中散射后波长的改变，射线在石墨中散射后波长的改变，测量值与理论推测一致测量值与理论推测一致 于是人们称这个效应为康普顿效应于是人们称这个效应为康普顿效应 因为碰撞中交换的能量和碰撞的角度有关，所因为碰撞中交换的能量和碰撞的角度有关，所以波长改变

3、和散射角有关。以波长改变和散射角有关。若光子和外层电子相碰撞，光子有一部分能量若光子和外层电子相碰撞，光子有一部分能量传给电子传给电子, ,散射光子的能量减少，于是散射光的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。波长大于入射光的波长。若光子和束缚很紧的内层电子相碰撞，光子将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与整个原子交换能量, ,由于光子质量远小于原子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质量，根据碰撞理论，碰撞前后光子能量几乎不变，波长不变。变，波长不变。光子理论对康普顿效应的解释光子理论对康普顿效应的解释2.2 康普顿效应的定量分析康普顿效应的定量分析由能量守恒由能量守恒: :由动量守恒由动量守恒: :2200mchcmhcos)(2)()()(02202chchchchmv nchvmXXeX0hh00nchememYYY最后得到：最后得到：此式说明：波长改变与散射物质无关此式说明：波长改变与散射物质无关, ,仅决定于散仅决定于散射角；波长改变随散射角增大而增加。射角；波长改变随散射角增大而增加。 2sin22sin22200ccmhm1043

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