物理量子物理课件-15-3康普顿效应VIP专享VIP免费

15-1黑体辐射普朗克能量子假设15-2光电效应光的波粒二象性15-3康普顿效应15-4氢原子的玻尔理论15-6德布罗意波实物粒子的二象性15-7不确定关系15-8量子力学简介第十五章量子物理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了变化的成分——散射束中除了有与入射束波长0相同的射线，还有波长>0的射线.一实验装置康普顿吴有训二实验结果04590135（相对强度）（波长）I001散射束中除了有与入射束波长0相同的射线，还有波长>0的射线.2波长的偏移与散射角有关.0:3射线的强度I与散射角有关.II0:二实验结果0入射线Cu29Ni2826FeCr24Ca204与散射物质无关.5射线的强度I与散射物质原子序数有关.IIZ0:二实验结果1散射束中除了有与入射束波长0相同的射线，还有波长>0的射线.2波长的偏移与散射角有关.0:3射线的强度I与散射角有关.II0:4与散射物质无关.5射线的强度I与散射物质原子序数有关.IIZ0:三经典理论的困难按经典电磁理论，带电粒子受到入射电磁波的作用而发生受迫振动，从而向各个方向辐射电磁波,散射束的频率应与入射束频率相同，带电粒子仅起能量传递的作用.经典理论：电磁波(λ0、ν0)→散射物（原子受迫振荡）→辐射电磁波—波长、频率只能是λ0、ν0.可见，经典理论无法解释波长变长的散射线.3.原子序数小的原子内层电子少，散射光中正常成分少；原子序数大的原子则相反，散射光中正常成分多.xy电子光子0光子00vxy0光子电子1定性分析1.外层电子~自由→与光子碰撞时获得一部分能量→光子能量↓→→——康普顿散射光.四量子解释2.内层电子与核结合紧→光子与之碰撞→光子反弹（不损失能量）→不变——正常光.xy电子光子0光子2定量分析xy00echechvme0evmechech00动量守恒2200mchcmhv能量守恒cos2202222220222chchchmvxy00echechvme0e222200(()()2cosmchhhv)vmechech00动量守恒2200mchcmhv能量守恒cos2202222220222chchchmv2200mchcmhvvmechech00222200(()()2cosmchhhv)2200mchmc2222224200000(()()22mchhhmcmch))(2)cos1(2)1(020024202242hcmhcmccmv康普顿波长nm1043.2m1043.23120Ccmh)cos1(00cmhcc)(2)cos1(2)1(020024202242hcmhcmccmv2sin2)cos1(200cmhcmh康普顿公式02000()(1cos)mch0221/mmcv220221/mmcv散射光波长的改变量仅与有关0,0Cmax2)(,π散射光子能量减小00,)cos1()cos1(C0cmh康普顿公式xy00echechvme0e若则,可见光观察不到康普顿效应.C00与的关系与物质无关，是光子与近自由电子间的相互作用.散射中的散射光是因光子与紧束缚电子（原子核）的作用.原子序数大的物质，其电子束缚强，因而康普顿效应不明显.0)cos1()cos1(C0cmh康普顿公式五物理意义光子假设的正确性，光具有波粒二象性.微观粒子的相互作用也遵守能量守恒和动量守恒定律.一般而言，光在传递过程中，波动性较为显著；光与物质相互作用时，粒子性比较显著.狭义相对论力学的正确性.1927年康普顿获得诺贝尔物理奖！解（1）)cos1(CCC)90cos1(m1043.2123202.43102.4100.1例波长的X射线与静止的自由电子作弹性碰撞,在与入射角成角的方向上观察,问m101.00-10090（2）反冲电子得到多少动能？动量?（1）散射波长的改变量为多少？（3）在碰撞中，光子的能量损失了多少？332.43101.31.8810波长越短的射线，越易...