广东工业大学：《大学物理》课程教学课件（讲稿）第六篇 近代物理基础 第16章 量子物理基础（康普顿散射、粒子的波动性）

广东工業大学第16章量子物理基础大学物理A教素uanadongUniversity ofTechnology经典理论无法解释康普顿效应按经典电磁波理论，x射线通过物质时，引起物质中带电粒子作同频率的受迫振动，振动的带电粒子向周围辐射电磁波，成为散射光。散射光的频率应等于入射光的频率。且因电磁波是横波，在=90°的方向应无散射。即经典电磁波理论只能解释波长不变的散射。光子论对康普顿效应的解释光子和实物粒子一样，能与散射物中的自由电子发生弹性碰撞，碰撞过程满足动量守恒和能量守恒。碰撞时光子把自己已的一部分能量传给了散射物中的自由电子，因而发生散射的光子能量减少，由ε=h知，散射光子的频率将比入射光子小，即波长比入射光子长

第16章 量子物理基础 大学物理A教案 经典理论无法解释康普顿效应 光子论对康普顿效应的解释 光子和实物粒子一样，能与散射物中的自由电子发生弹 性碰撞，碰撞过程满足动量守恒和能量守恒。碰撞时光 子把自己的一部分能量传给了散射物中的自由电子，因 而发生散射的光子能量减少，由 知，散射光子 的频率将比入射光子小，即波长比入射光子长。  = h 按经典电磁波理论，x 射线通过物质时,引起物质中带 电粒子作同频率的受迫振动，振动的带电粒子向周围 辐射电磁波,成为散射光。散射光的频率应等于入射光 的频率。且因电磁波是横波，在 = 90°的方向应无 散射。即经典电磁波理论只能解释波长不变的散射。 

广东工业大学第16章量子物理基础大学物理A教案uangdongUniversityofTechnologyhy碰后光子沿康普顿散射的理论分析.散射,动量为光子的能量和动量hVo碰前光子沿x方向运动，动量为hvDhv..............0电子的能量和动量电子沿θ反momcmv冲，动量为hvhvcos @+mocose动量守恒hvsin@+musine上两式平方后相加hvhvhvnl10cosp=mo2

第16章 量子物理基础 大学物理A教案 康普顿散射的理论分析 e e   动量守恒 光子的能量和动量 c h h   , 电子的能量和动量 mc , mv 2 c h 碰前光子沿x方  0 向运动,动量为 0 cos cos h h m c c   = +   v 0 sin sin h m c  = +   v 上两式平方后相加 2 2 0 0 2 2 cos h h h h m c c c c            + − =       2 v ① c 碰后光子沿 h 散射,动量为  v  m 电子沿 反 冲, 动量为 

广东工业大学第16章量子物理基础大学物理A教素uangdongUpiyersityofTechnologhvhv() ()7cos@=m'v散射光电子碰前手能量hy.静止能量入射光hVo为 moc?子能量D......0能量守恒反冲电mc?子能量hvo +moc? = hv+mc2-mm再由质速关系②式两边平方后减①，整理得hI-cos@moch即波长改变的公式：=-/-cosPm.c

第16章 量子物理基础 大学物理A教案 e   能量守恒 h 0 入射光 子能量 h 散射光 子能量 2 mc 反冲电 子能量 2 2 0 0 2 2 cos h h h h m c c c c            + − =       2 v ① 2 2 h 0 + m0 c = h + mc ② ②式两边平方后减①，再由质速关系 2 2 0 2 2 1 m c m ( − ) = v 整理得 0 0 (1 cos ) c c h m c    − = − 即波长改变的公式： 2 0 m c 电子碰前 静止能量 为 0 ( ) 0 1 cos h m c  = − = −    