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1§19-3康普顿效应

一、康普顿效应及其观测

晶体S1S2探测器散射体）康普顿效应实验装置

实验表明：散射的X射线中不仅有与入射线波长相同的射线，而且也有波长大于入射线波长的射线。这种现象就称为康普顿效应。二、光子论对康普顿效应的解释

1.光子与点阵离子的碰撞

由于离子质量比光子的质量大得多，碰撞后光子的能量基本不变。所以散射光的波长是不变的，这就是散射光中与入射线同波长的射线；

22.光子与自由电子的碰撞

根据相对论，得

xθeemu碰撞过程中能量是守恒的，即

将式平方后减去上式，得

或由于碰撞过程动量守恒，得或3由电子的静质量m0与运动质量m之间的关系，得

即

由于，所以由上式得结论：

(1)散射X射线的波长改变量

只与光子的散射角

有关，

越大，

也越大。当

=0时，

=0，即波长不变；当

=

时，

=2h/m0c，即波长的改变量为最大值。h/m0c也是基本物理常量，称为电子的康普顿波长，用

C表示，

C=2.42631058

10

12m。(2)在散射角

相同的情况下，所有散射物质，波长的改变量都相同。4三、光的波粒二象性

光在传播过程中表现出波的特性，而在与物质相互作用过程中表现出粒子的特性。这就是说，光具有波和粒子两方面的特性，称为光的波粒二象性。

波粒二象性的统计解释：

光是由具有一定能量、动量和质量的微观粒子组成的，在它们运动的过程中，在空间某处发现它们的概率却遵从波动的规律。

实际上，这里所说的粒子和波，都是人们经典观念中对物质世界认识上的一种抽象和近似。5解:

(1)波长的改变量为

例1:波长为

0=0.200nm的X射线在某物质中产生康普顿散射，在散射角为

=90

的方向上观测到散射X射线。求：

(1)散射X射线相对于入射线的波长改变量

；

(2)引起这种散射的反冲电子所获得的动能Ek。

6代入数据，得

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