2020年人大附中高中物理竞赛辅导课件(光的量子性)康普顿效应(共17张PPT)

1、2020年人大附中高中物理竞赛辅导课件(光的量子性)康普顿效应(共17张PPT)2020年人大附中高中物理竞赛辅导课件(光的量子性)康普顿效 康普顿效应是说明光的粒子性的另一个重要的实验。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。1927诺贝尔物理学奖康普顿效应 康普顿效应是说明光的粒子性的另一个重要的实验。192康普顿实验装置示意图X 射线管X射线谱仪光阑石墨体（散射物）晶体调节A对C的方位，可使不同方向的散射线进入光谱仪。康普顿实验装置示意图X 射线管X射线谱仪光阑石墨体（散射物）康普顿实验指出改变波长的散射康普顿散射(2)当散射角增加时，波长改变

2、也随着增加.(3)在同一散射角下，所有散射物质的波长改变都相同。 (1)散射光中除了和入射光波长 相同的射线之外，还出现一种波长 大于 的新的射线。康普顿效应康普顿实验指出改变波长的散射康普顿散射(2)当散射角增加时石墨的康普顿效应.=0O(a)(b)(c)(d)o相对强度（A）0.7000.750波长石.=0O(a)(b)(c石墨的康普顿效应.=0=45OO(a)(b)(c)(d)相对强度（A）0.7000.750波长石.石墨的康普顿效应.=0=45=90OOO(a)(b)(c)(d)相对强度（A）0.7000.750波长石.石墨的康普顿效应.=0=45=90=135OOOO(a)(b)(c

3、)(d)o相对强度（A）0.7000.750波长石.经典电磁理论在解释康普顿效应时遇到的困难根据经典电磁波理论，当电磁波通过散射物质时，物质中带电粒子将作受迫振动，其频率等于入射光频率，所以它所发射的散射光频率应等于入射光频率。 无法解释波长改变和散射角的关系。经典电磁理论在解释康普顿效应时遇到的困难根据经典电磁波理论，光子理论对康普顿效应的解释光子理论认为康普顿效应是高能光子和低能自由电子作弹性碰撞的结果，具体解释如下： 若光子和散射物外层电子（相当于自由电子）相碰撞，光子有一部分能量传给电子,散射光子的能量减少，因此波长变长，频率变低。光子理论对康普顿效应的解释光子理论认为康普顿效应是高能

4、光子和若光子和被原子核束缚很紧的内层电子相碰撞时，就相当于和整个原子相碰撞，由于光子质量远小于原子质量，碰撞过程中光子传递给原子的能量很少， 碰撞前后光子能量几乎不变，故在散射光中仍然保留有波长0的成分。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。若光子和被原子核束缚很紧的内层电子相碰撞时，就相当于和整个原康普顿效应的定量分析YXYX（1）碰撞前（2）碰撞后（3）动量守恒光子在自由电子上的散射X康普顿效应的定量分析YXYX（1）碰撞前（2）碰撞后（3）动由能量守恒:由动量守恒:X能量守恒:动量守恒:由能量守恒:由动量守恒:X能量守恒:动量守恒:最后得到：康普顿散射 公式 此式说明：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。 由能量守恒:由动量守恒:最后得到：康普顿散射 公式 此式说明：电子的康普顿波长其值为我国物理学家吴有训在与康普顿共同研究中还发现： 原子量小的物质康