19-3康普顿效应 第十九章量子物理 1920年,美国物理学家康普顿在观察X射线被物质 散射时,发现散射线中含有波长发生变化了的成分 实验装置 0 AA R <e Replay
19 – 3 康普顿效应 第十九章 量子物理 1920年，美国物理学家康普顿在观察X射线被物质 散射时，发现散射线中含有波长发生变化了的成分. 一 实验装置
19-3康普顿效应 第十九章量子物理 实验结果 (相对强度) 6=0 在散射X射线中除有 与入射波长相同的射线外, 还有波长比入射波长更长 6=45° 的射线 经典理论的困难 6=90° 经典电磁理论预言, 散射辐射具有和入射辐射 6=135° 样的频率.经典理论无 法解释波长变化 (波长)
19 – 3 康普顿效应 第十九章 量子物理 经典电磁理论预言， 散射辐射具有和入射辐射 一样的频率 . 经典理论无 法解释波长变化 . 二 实验结果 = 0 = 45 = 90 =135 （相对强度） （波长） I 0 0 在散射X 射线中除有 与入射波长相同的射线外， 还有波长比入射波长更长 的射线 . 三 经典理论的困难
19-3康普顿效应 第十九章量子物理 四量子解释 (1)物理模型 光子v 光子v0 M电子x X 电子 ◆入射光子(X射线或〃射线)能量大 E=hv范围为:04~105eV ◆固体表面电子束缚较弱,可视为近自由电子 电子热运动能量<<hv,可近似为静止电子. ◆电子反冲速度很大,需用相对论力学来处理
19 – 3 康普顿效应 第十九章 量子物理 0 0 0 v = x y 光子 电子 电子反冲速度很大，需用相对论力学来处理. （1）物理模型 入射光子（ X 射线或 射线）能量大 . 固体表面电子束缚较弱，可视为近自由电子. 四 量子解释 x y 电子 光子 电子热运动能量 h ，可近似为静止电子. 10 ~10 eV 4 5 E = h 范围为：
19-3康普顿效应 第十九章量子物理 (2)理论分析 h hvo+mc2=hv+mee/hy 能量守恒 0 0 动量守恒 h 0 h e tmu mv h 0 h v-2 hv cos e 2 mc(1-=moct-2h-vov(1-cos 0)+2moch(vo-v
19 – 3 康普顿效应 第十九章 量子物理 2 cos 2 0 2 2 2 2 2 2 0 2 2 2 c h c h c h m v = + − （2）理论分析 x y 0 0 e c h e c h v m e 0 e 2 2 hv0 + m0 c = h + mc 能量守恒 v e m c h e c h = + 0 0 动量守恒 (1 ) 2 (1 cos ) 2 ( ) 0 2 0 0 2 4 2 2 0 2 2 4 − = m c − h − + m c h − c m c v
19-3康普顿效应 第十九章量子物理 mc(1-2)=moc-2h vo(l-CoS8)+2moc h(vo-v) 212、-1/2 1=m 0 0/C h 1-cos6)=x-1=△ C h 2h ◆康普顿公式△=(1 COS 6 Mc .c 2 康普顿波长Ao= 243×10-2m=243×10-3n Moc
19 – 3 康普顿效应 第十九章 量子物理 康普顿波长 2.43 10 m 2.43 10 nm 12 3 0 C − − = = = m c h (1 cos ) 0 0 − = − m c c c h (1 ) 2 (1 cos ) 2 ( ) 0 2 0 0 2 4 2 2 0 2 2 4 − = m c − h − + m c h − c m c v 2 2 1/ 2 0 (1 / ) − m = m − v c 2 sin 2 (1 cos ) 2 0 0 m c h m c h 康普顿公式 = − = = −0 =