第十九章第二课new

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1、§19.2康普顿效应192223年康普顿研究了X射线在石墨上的散射一、实验规律X射线管晶体光阑散射波长,000探测器石墨体(散射物质)X射线谱仪....0o散射出现了≠的现象，..0..........称为康普顿散射。........45o散射曲线的三个特点：......1、除原波长0外，出现了....移向长波方向的新的散射波........90o长.........2、新波长随散射角的.........增大而增大。..o........1353、当散射角增大时，原波............

2、.....长的谱线强度降低，而新波.o长的谱线强度升高。0.7090.749波长（A）二.经典物理遇到的困难•根据经典电磁波理论，当电磁波通过物质时，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:0经典物理无法解释康普顿效应！三.用光子论解释康普顿效应(1)基本思想X射线（光子流）与散射物质相互作用情况与散射物质种类无关光子弹性碰撞电子束缚强光子内层电子光子整个原子m<

3、第二种碰撞概率越大，电子反冲康普顿效应显著同一散射角下II随散射物质的变化0(2)定量计算*光子能量>>自由电子热运动能量能量守恒弹性碰撞光子静止自由电子动量守恒hpee1h0ehh0p1e00mvpmv2碰撞前碰撞后hchhch光子E1hνop1eoE1p1eλoλoλ2电子Emc2p0Emcpm2o222建立方程hc2hc2mcmc由能量守恒：oo动量守恒：hhpheeem1oλoλhhh2p1e02222

4、h余弦定理：m()()2cos000mpmv02m质速关系：21()c碰撞前碰撞后hchhch光子E1hνop1eoE1p1eλoλoλ2电子Emc2p0Emcpm2o222求解得：h2h2(1cos)sin0mcmc200ho令0.024A电子的康普顿波长cmc0202csin康普顿公式2只与有关，理论结果与实验相符，•证明了爱因斯坦光子理论的正确性•证明了能量守恒、动量守恒定律的普适性•证明相对论效应在宏观、

5、微观均存在这个发现“在当时的物理学家中引起轰动”，“这可能是当前物理学现状中能够作出的最重要的发现”--------索末菲康普顿（A.H.Compton)美国人(1892-1962）康普顿获1927年诺贝尔物理奖。例题在康普顿效应中，入射光的波长为3×10-3nm，电子反冲的速度为0.6c，求散射光的波长和散射角。22解hmchmc02hchcmc20mc01v2c2λ=3×10-3nm，v=0.6c，m0=9.1×10-31kg，h=6.63×10-34J·s，c=3×108m/s124.3410

6、m2h22sin2csin65.7mc220例题：设0.1A的光子与静止自由电子发生弹性碰撞，o在90方向,观测到的散射光波长多少？反冲电子的动能、动量为多少？解：1）在90方向观测到的散射光波长有：o0.1Aoo2oo2csin0.124A22）反冲电子动能即光子损失的能量hchchc154Ek3.810J2.410eVoo3）反冲电子动量由动量守恒定律：h22hhhpe00peh0tg

7、h0解得231p8.510kgmseo384419.3微观粒子的波动性一、经典粒子与经典波经典粒子的特点：定域性、排他性。经典波的特点：广延性、可叠加性。二.德布罗意物质波假设基本思想：自然界是对称统一的，光与实物粒子应该有共同的本性。整个世纪以来，在辐射理论上，比起波动的研究方法来，是过于忽视了粒子的研究方法；在实物理论上，是否发生了相反的错误呢？是不是我们关于粒子图象想得太多，L.V.deBroglie而过分地忽略了波的图象呢？法国人（1892—1987）－－－德布罗意回顾：光的本性的两个不同侧面波动性：表

8、现在传播过程中（干涉、衍射）粒子性：表现在与物质相互作用中（光电效应、康普顿效应）无法用经典语言（波动或粒子）准确建立光的模型。光的量子理论模型－光子hc2Ehmc具有“波粒二象性”hpmc借用经典“波”