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546、你的神必与你同在—川普和康普顿(2)
送交者: 和颜清心 2018年10月29日00:13:41 于 [教育学术] 发送悄悄话


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康普顿效应(2)



爱的朋友,

 

γ (光子)等射线与电子相互作用时,


主要分为3种情况:


A. 光电效应;

B. 康普顿散射效应;

C. 产生正负电子偶对


A.光电效应:


入射的γ射线等,把能量转移给原子中的

束缚电子,把电子打出来,形成“光电子”:





















www.thinglink.com

 


B. 康普顿效应:


如前述, 康普顿在研究x射线通过物质发生散射现象时,

发现散射光中除了具有‘原波长λ(兰布达)’的x光外,

还产生了大于原波长λ 的x光,

其波长的增量,随散射角的不同而变化。


 









在康普顿效应中,入射 γ 光子与核外电子发生碰撞,

把一部分能量转移给了电子,

使电子脱离原子成为反冲电子

损失能量后的光子,则朝另一个方向散射出来。



 第 3 种情况:


C. 产生正负电子偶对:

在粒子的碰撞中,正、负电子对

可以由其他粒子转化而产生出来。

 






现在要问,

为什么散射之后,

有一种射线的波长会变长?



  

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ttp://90sheji.com/sucai/18821141.html 

1)经典电磁波理论

         对康普顿效应的解释,一筹莫展!


根据经典电磁波理论,原以为,电磁波作用于比自己波长尺寸小的带电粒子时,带电粒子在受迫振动时,会向各方向辐射同频率电磁波

康普顿在开始时,也是用经典电磁理论来解释散射现象的,但是遇到了困难,后来他改用‘光量子’理论(即从光子与电子碰撞的角度)对实验进行解释就说通了。实验证明,

经典理论解释‘频率不变的散射’还可以,但是对于康普顿效应却不能作出具有说服力的解释。



 









(2)用爱因斯坦光量子理论来解释,则皆大欢喜!


在引入爱因斯坦光量子概念后,

康普顿散射可以作如下解释:

电子光子发生弹性碰撞(弹性碰撞是碰撞前后整个系统的动能不变。弹性碰撞的条件是动能没有转成其他形式的能量,如热能),电子获得入射光子的一部分能量而成为反冲电子,失去一部分能量的光子,则从另一方向飞出,整个过程中动量守恒。


比如,X射线是能量E等于hν的光子流

hν即普朗克常量乘以频率),

它与自由电子发生碰撞时,电子获得一部分能量,因而使得散射之后的光子的能量减少了,能量减少、频率降低,

根据公式,

光子的频率降低、波长就变长了。

康普顿散射可以在任何物质中发生。当光子从光子源发出,射入散射物质时,主要是与电子发生作用


🙂 如果光子的能量与电子束缚能‘同数量级’,

则主要产生‘光电效应’;


🙂 如果光子的能量相当大(远超过电子的束缚能),则光子对自由电子发生散射,产生康普顿效应;


🙂 如果光子能量极其大(大于1.022百万电子伏特),则足以轰击原子核而生成一对粒子(正负偶对粒子):电子和正电子。


康普顿效应的意义


康普顿效应,第一次从实验上证实了,爱因斯坦提出的光量子学说,并且康普顿在公式中, 引用了‘能量守恒’和‘动量守恒定律’,首次证明微观粒子的运动,也遵循这2条定律那么‘康普顿公式’长什么样呢?——看看就好,如何推导,是进一步的事。喜欢物理的朋友自然有这种能力,对那些物理牛人,这都不是个事,但对不熟悉物理的人来说,了解个大概就好,不是吗?

康普顿频移公

康普顿引用爱因斯坦的光电效应狭义相对论来解释康普顿效应,并依据余弦定律推导,得出康普顿频移公式



康普顿效应,证明了光不仅有波动性,还有粒子性。就是说,这一实验证明了光在某种情况下表现出粒子性,光束类似一串粒子流,而该粒子流的能量是与光的频率成正比的。 谢谢阅读。




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