《大学物理学》课程电子教案（PPT教学课件）第十九章 量子物理（19.3）康普顿效应

康普顿效应是说明光的粒子性的另 个重要的实验。 1922-1933年间康普顿(A.H. Compton )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贝尔 物理学奖 (下一页)

1 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（A.H.Compton ）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 （下一页）

X射线谱仪 光阑 晶体 BB 石墨体(散射物) (G 调节C对A的方位,可使不同方向 x射线管的散射线进人光谱仪 R康尊颜实验装置示意图 (下一页)

康普顿实验装置示意图 X 射线管 R G X射线谱仪 光阑 B1 B2  石墨体（散射物） φ A 晶体 C 调节C对A的方位，可使不同方向 的散射线进入光谱仪。 （下一页）

康普顿实验指出 散射光中除了和入射光波长A相同的射线之 外,还出现一种波长A大于A的新的射线 康普顿效应 改变波长的散射→康普顿散射 散射x射线的波长中有两个峰值λ和元 >几且A=-4与散射角o有关 (下一页)

3 康普顿实验指出 散射光中除了和入射光波长λ相同的射线之 外，还出现一种波长λ’ 大于λ的新的射线。 改变波长的散射 康普顿散射 康普顿效应 散射X射线的波长中有两个峰值  和     且  = − 与散射角有关 （下一页）

a 石墨的康 q=0° (b) 相对强 日 顿(c)度 效 应(d) 2( A) 07000750波“D

4 石墨的康普顿效应 . . . . . . ...... .. . .φ=0 (a) O (b) (c) (d) o 相对强度 （ A ） 0.700 0.750 λ 波长

a 石墨的康 q=0° (b) 相对强 q=45° 日 顿(c)度 效 应(d) 07000.750波长少

5 石墨的康普顿效应 .... . .. . . . .. .. .. . . ..... ........ .. . .φ=0 φ=45 O (a) O (b) (c) (d) 相对强度 0.700 0.750 波长λ （ A ）

a 石墨的康 q=0° (b) 相对强 q=45° 日 顿(c)度 q=90° 效 应(d) 07000.750波长少

6 石墨的康普顿效应 .. . . .. ....... ... . .... . . .. . . . . .. .. .... .. .. . .. . . . .. . .. . . . . .φ=0 φ=45 φ=90 OO (a) O (b) (c) (d) 相对强度 0.700 0.750 波长λ （ A ）

a q=0° 石墨的康普顿效 (b) 相对强 q=45° 度 q=90° (d) qp=135 0.7000.750波长(A)

石墨的康普顿效应 .. . . .. ....... ... . .... . . .. . . . . .. .. .... .. .. . .. . . . .. . .. . . . .. .. ... .. .. .......... . . .. . ..... . .φ=0 φ=45 φ=90 φ=135OO O (a) O (b) (c) (d) o 相对强度 0.700 0.750 波长λ （ A ）

我国物理学家吴有训在与康普顿共同研究 中还发现: 原子量小的物质康普顿散射较强, 原子量大的物质康普顿散射较弱 ●当散射角增加时,波长改变也随着增 加;在同一散射角下,所有散射物质 的波长改变都相同。 (下一页)

我国物理学家吴有训在与康普顿共同研究 中还发现： 原子量小的物质康普顿散射较强， 原子量大的物质康普顿散射较弱； 当散射角增加时，波长改变也随着增 加；在同一散射角下，所有散射物质 的波长改变都相同。 （下一页）

★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 (下一页)

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。 （下一页）

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。 (下一页继续)

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。 （下一页继续）