高二物理康普顿效应
合集下载
高中物理第2章波粒二象性第3节康普顿效应及其解释第4节光的波粒二象性课件粤教版选修3-5
光的波粒二象性
[先填空] 1．光的波粒二象性的本质 (1)光的干涉和衍射实验表明，光是一种电磁波，具有波动性． (2光) 电效应和康普顿效应则表明，光在与物体相互作用时，是以一个个 光子的形式出现的，具有粒子性． (3)光既有粒子性，又有波动性，单独使用波或粒子的解释都无法完整地描 述光所有的性质，这种性质称为波粒二象性．
知 识 点 一
第三节 康普顿效应及其解释
学
业
பைடு நூலகம்
分
第四节 光的波粒二象性
层 测
评
知 识 点 二
康普顿效应及其解释
[先填空] 1．康普顿效应：用光照射物体时，散射出来的光的波长会 变长的现象，称 为康普顿效应． 2．光子的动量：p＝hλ
1．康普顿提出的理论与实验结果相符，从而进一步说明了光具有粒子性． 2．产生光电效应或康普顿效应取决于入射光的波长：当波长较短的 X 射线 或 γ 射线入射时，产生康普顿效应；当波长较长的可见光或紫外线入射时，主要 产生光电效应．
2．概率波 在光的干涉实验中，每个光子按照一定的概率落在感光片的某一点上．概 率大的地方落下的光子多，形成亮纹；概率小的地方落下的光子少，形成暗纹．所 以，干涉条纹是光子落在感光片上各点的概率分布的反映．这种概率分布就好 像波干涉时强度的分布．从这个意义上讲，有人把对光的描述说成是概率波．
1．光既有波动性又有粒子性，二者是统一的． 2．光表现为波动性，只是光的波动性显著，粒子性不显著而已． 3．光表现为粒子性，只是光的粒子性显著，波动性不显著而已．
高二物理鲁科版选修35课件：5.15.2 光电效应 康普顿效应
提示:光电效应和康普顿效应。
探究一
探究二
●名师精讲●
(1)光子说对康普顿效应的解释: 假定 X 射线光子与电子发生完全弹性碰撞,这种碰撞跟台球比赛中的 两球碰撞很相似。按照爱因斯坦的光子说,一个 X 射线光子不仅具有能量 E=hν,而且还有动量,如图所示。这个光子与静止的电子发生弹性斜碰,光子 把部分能量转移给了电子,能量由 hν 减小为 hν',因此频率减小,波长增大。 同时,光子还使电子获得一定的动量。
10-9s 内发生光电效应。 2.光电效应的理论解释 (1)看似连续的光实际上是由个数有限、分立于空间各点的光子组成的,
每个光子的能量为 hν。 (2)hν=W+12mv2 称为爱因斯坦光电效应方程。
思考你对光电效应中的“光”是怎样认识的?
提示:这里的光,可以是可见光,也可以是紫外线、X 光等。
3.光电效应的应用 光电开关、光电成像和光电池都是光电效应的应用。
第5章 波与粒子
第1节 光电效应 第2节 康普顿效应
情境导入
用弧光灯照射连在验电器 上的锌板,验电器的金属 箔会张开一个角度;早晚 霞的颜色都是橘红色的。 你想知道上述现象的原因 吗?
课程目标
1.知道什么是光电效应,通过实验了解光电效 应实验现象。 2.理解爱因斯坦光子说,并能够用它解释光电效应 实验现象。 3.理解爱因斯坦光电方程,并能运用它来解决一些 简单问题。 4.了解康普顿效应的实验现象,了解光子理论对康 普顿效应的解释。 5.认识到光电效应证明了光子是具有能量的量子, 而康普顿效应进一步证明光子还具有动量,能像 实物粒子一样发生弹性碰撞,真正具有粒子的特 性。 6.认识光具有的波粒二象性,了解玻恩的概率波理 论对光的波粒二象性的解释。
探究一
探究二
●名师精讲●
(1)光子说对康普顿效应的解释: 假定 X 射线光子与电子发生完全弹性碰撞,这种碰撞跟台球比赛中的 两球碰撞很相似。按照爱因斯坦的光子说,一个 X 射线光子不仅具有能量 E=hν,而且还有动量,如图所示。这个光子与静止的电子发生弹性斜碰,光子 把部分能量转移给了电子,能量由 hν 减小为 hν',因此频率减小,波长增大。 同时,光子还使电子获得一定的动量。
10-9s 内发生光电效应。 2.光电效应的理论解释 (1)看似连续的光实际上是由个数有限、分立于空间各点的光子组成的,
每个光子的能量为 hν。 (2)hν=W+12mv2 称为爱因斯坦光电效应方程。
思考你对光电效应中的“光”是怎样认识的?
提示:这里的光,可以是可见光,也可以是紫外线、X 光等。
3.光电效应的应用 光电开关、光电成像和光电池都是光电效应的应用。
第5章 波与粒子
第1节 光电效应 第2节 康普顿效应
情境导入
用弧光灯照射连在验电器 上的锌板,验电器的金属 箔会张开一个角度;早晚 霞的颜色都是橘红色的。 你想知道上述现象的原因 吗?
课程目标
1.知道什么是光电效应,通过实验了解光电效 应实验现象。 2.理解爱因斯坦光子说,并能够用它解释光电效应 实验现象。 3.理解爱因斯坦光电方程,并能运用它来解决一些 简单问题。 4.了解康普顿效应的实验现象,了解光子理论对康 普顿效应的解释。 5.认识到光电效应证明了光子是具有能量的量子, 而康普顿效应进一步证明光子还具有动量,能像 实物粒子一样发生弹性碰撞,真正具有粒子的特 性。 6.认识光具有的波粒二象性,了解玻恩的概率波理 论对光的波粒二象性的解释。
高中物理第2章第3节康普顿效应及其解释第4节光的波粒二象性课件粤教版选修3
A．光是机械波，且可以携带信息 B．光具有波动性，且可以携带信息 C．光具有粒子性，但不可携带信息 D．光具有波粒二象性，但不可携带信息
B [光是一种电磁波，不是机械波，故 A 选项错误；光的衍射 现象，说明光具有波动性，可以携带信息，故 B 选项正确，C、D 选 项错误．]
3．康普顿效应证实了光子不仅具有能量，而且具有动量．如图 所示给出了光子与静止电子碰撞后，电子的运动方向，则碰后光子 ()
C [光子与电子碰撞过程中，能量守恒，动量也守恒，因光子 撞击电子的过程中光子将一部分能量传递给电子，光子的能量减少， 由 E＝hλc可知，光子的波长增大，即 λ′＞λ，故 C 正确．]
对光的波粒二象性的理解
1.光的粒子性的含义 粒子的含义是“不连续”“一份一份”的，光的粒子即光子， 不同于宏观概念的粒子，但也具有动量和能量． (1)当光同物质发生作用时，表现出粒子的性质． (2)少量或个别光子易显示出光的粒子性． (3)频率高，波长短的光，粒子性特征显著．
二、光的波粒二象性 2．概率波 在光的干涉实验中，每个光子按照一定的概率落在感光片的某 一点上．概率大的地方落下的 光子多 ，形成 亮纹 ；概率小的地方 落下的 光子少 ，形成 暗纹．所以，干涉条纹是光子落在感光片上各 点的 概率 分布的反映．这种 概率 分布就好像波干涉时强度的分 布．从这个意义上讲，有人把对光的描述说成是概率波．
λ
二、光的波粒二象性
1．光的波粒二象性的本质 (1)光的 干涉 和 衍射 实验表明，光是一种电磁波，具有波动性． (2) 光电效应 和 康普顿效应 则表明，光在与物体相互作用时， 是以一个个 光子 的形式出现的，具有粒子性． (3)光既有 粒子性 ，又有 波动性 ，单独使用波或粒子的解释都 无法完整地描述光所有的 性质 ，这种性质称为波粒二象性．
B [光是一种电磁波，不是机械波，故 A 选项错误；光的衍射 现象，说明光具有波动性，可以携带信息，故 B 选项正确，C、D 选 项错误．]
3．康普顿效应证实了光子不仅具有能量，而且具有动量．如图 所示给出了光子与静止电子碰撞后，电子的运动方向，则碰后光子 ()
C [光子与电子碰撞过程中，能量守恒，动量也守恒，因光子 撞击电子的过程中光子将一部分能量传递给电子，光子的能量减少， 由 E＝hλc可知，光子的波长增大，即 λ′＞λ，故 C 正确．]
对光的波粒二象性的理解
1.光的粒子性的含义 粒子的含义是“不连续”“一份一份”的，光的粒子即光子， 不同于宏观概念的粒子，但也具有动量和能量． (1)当光同物质发生作用时，表现出粒子的性质． (2)少量或个别光子易显示出光的粒子性． (3)频率高，波长短的光，粒子性特征显著．
二、光的波粒二象性 2．概率波 在光的干涉实验中，每个光子按照一定的概率落在感光片的某 一点上．概率大的地方落下的 光子多 ，形成 亮纹 ；概率小的地方 落下的 光子少 ，形成 暗纹．所以，干涉条纹是光子落在感光片上各 点的 概率 分布的反映．这种 概率 分布就好像波干涉时强度的分 布．从这个意义上讲，有人把对光的描述说成是概率波．
λ
二、光的波粒二象性
1．光的波粒二象性的本质 (1)光的 干涉 和 衍射 实验表明，光是一种电磁波，具有波动性． (2) 光电效应 和 康普顿效应 则表明，光在与物体相互作用时， 是以一个个 光子 的形式出现的，具有粒子性． (3)光既有 粒子性 ，又有 波动性 ，单独使用波或粒子的解释都 无法完整地描述光所有的 性质 ，这种性质称为波粒二象性．
康普顿效应及其解释
康普顿效应
[例1]
频率为ν的光子，具有的能量为hν，将这个光
子打在处于静止状态的电子上，光子将偏离原来的运动方 向，这种现象称为光的散射。散射后的光子 A．虽改变原来的运动方向，但频率保持不变 B．光子将从电子处获得能量，因而频率将增大 C．散射后的光子运动方向将与电子运动方向在一条 直线上，但方向相反 D．由于电子受到碰撞，散射后的光子频率低于入射 光的频率 ( )
对康普顿效应的理解
1．康普顿效应现象 用 X 射线照射物体时， 散射出来的 X 射线的波长会变长 的现象称为康普顿效应。 2．康普顿效应的经典解释 单色电磁波作用于比波长尺寸小的带电粒子上时，引起 受迫振动，向各方向辐射同频率的电磁波。 经典理论解释频率不变的一般散射可以，但对康普顿效 应不能作出合理解释。
考向一 考向二
第三节
康普顿效应及其解释
1．用X射线照射物体时，一部分散射出来的X射线 的波长会 变长 ，这个现象称为康普顿效应。 2．按照经典电磁理论，散射前后光的频率 不变 ， 因而散射光的波长与入射光的波长 相等 ，不应该出现 波长 变长 的散射光。 3．光子不仅具有能量，其表达式为 ε＝hν ，还具
3．康普顿效应的光子理论解释 X射线为一些ε＝hν的光子，与自由电子发生完全弹性 碰撞，电子获得一部分能量，散射的光子能量减少，频率 减小，波长变长。
(1)光的散射是光在介质中与物质微粒的相互作 用，使光的传播方向发生改变的现象。 (2)散射光中也有与入射光有相同波长的射线，这 是由于光子与原子碰撞，原子质量很大，光子碰撞 后，能量不变，故散射光频率不变。
[答案]
D
根据光子理论运用能量守恒和动量守恒解释康普顿 效应。理论与实验符合得很好，不仅有力的验证了光子 理论，而且也证实了微观领域的现象也严格遵循能量守 恒和动量守恒。 对康普顿现象的理解，可以类比实物粒子的弹性碰 撞，在散射过程中要遵守动量守恒和能量守恒。
高二物理竞赛课件：康普顿效应(共14张PPT)
0
(1
cos )
2m0c2h(
0
)
解得：
0
c
c
0
h (1 cos )
m0c
c(1cos )
实验规律
c
h m0c
6.63 1034 9.11031 3108 m =
2.4310-3nm 等于实验值
康普顿公式 h (1 cos) 2h sin2
m0c
m0c 2
康普顿波长
C
h m0c
n n 2
2
f
i
n f 1,2,3,4,,
ni nf 1, nf 2, nf 3,
里德伯常量 R 1.0973731534 107 m1
氢原子光谱规律启发人们对原
二 实验结果
散射出现了≠0的现象，
称为康普顿散射。
散射曲线的三个特点：
90o
1、除原波长0外，出现了移 向长波方面的新的散射波长。
2、新波长 随散射角 的增
大而增大。
135o
3、当散射角增大时，原波长
的谱线强度降低，而新波长的谱
线强度升高。
0.709 0.749 波长（Ao ）
实验表明： 新散射波长 > 入射波长0
波长的偏移 = 0 只与散射角 有关，和
散射物质无关。
实验规律：
c (1
cos
)
2c
sin2
2
c = 2.4110-2Å = 2.4110-3nm（实验值）
c 称为电子的康普顿波长
只有当入射波长0与c可比拟时，康普顿效应才
显著，因此要用X射线才能观察到。
三 经典理论的困难 经典电磁理论预言，散射辐射具有和入射辐射
康普顿效应及其解释
学之窗
第 二 章
第 三 节
师之说
知识点
考之向 梦之旅
考向一 考向二
第三节
康普顿效应及其解释
1．用X射线照射物体时，一部分散射出来的X射线 的波长会 变长 ，这个现象称为康普顿效应。 2．按照经典电磁理论，散射前后光的频率 不变 ， 因而散射光的波长与入射光的波长 相等 ，不应该出现 波长 变长 的散射光。 3．光子不仅具有能量，其表达式为 ε＝hν ，还具
康普顿效应
[例1]
频率为ν的光子，具有的能量为hν，将这个光
子打在处于静止状态的电子上，光子将偏离原来的运动方 向，这种现象称为光的散射。散射后的光子 A．虽改变原来的运动方向，但频率保持不变 B．光子将从电子处获得能量，因而频率将增大 C．散射后的光子运动方向将与电子运动方向在一条 直线上，但方向相反 D．由于电子受到碰撞，散射后的光子频率低于入射 光的频率 ( )
答案：5.68×10－16 J
1.89×1Байду номын сангаас－24 kg· m/s
梦之旅见课时跟踪检测(九)
光子的动量和波长是多少？在电磁波谱中它属于何种射线？
[解析] 由题意知光子的动量p＝mc＝0.91×10
－30
×3×
108 kg· m· s－1＝2.73×10－22 kg· m· s－1。 光子的波长 6.63×10－34 J· s h λ＝ p＝ ＝0.002 4 nm 2.73×10－22 kg· m· s－ 1 因电磁波谱中γ射线的波长在1 nm以下，所以该光子在 电磁波谱中属于γ射线。 [答案] 2.73×10－22 kg· m/s
3．康普顿效应的光子理论解释 X射线为一些ε＝hν的光子，与自由电子发生完全弹性 碰撞，电子获得一部分能量，散射的光子能量减少，频率 减小，波长变长。
第 二 章
第 三 节
师之说
知识点
考之向 梦之旅
考向一 考向二
第三节
康普顿效应及其解释
1．用X射线照射物体时，一部分散射出来的X射线 的波长会 变长 ，这个现象称为康普顿效应。 2．按照经典电磁理论，散射前后光的频率 不变 ， 因而散射光的波长与入射光的波长 相等 ，不应该出现 波长 变长 的散射光。 3．光子不仅具有能量，其表达式为 ε＝hν ，还具
康普顿效应
[例1]
频率为ν的光子，具有的能量为hν，将这个光
子打在处于静止状态的电子上，光子将偏离原来的运动方 向，这种现象称为光的散射。散射后的光子 A．虽改变原来的运动方向，但频率保持不变 B．光子将从电子处获得能量，因而频率将增大 C．散射后的光子运动方向将与电子运动方向在一条 直线上，但方向相反 D．由于电子受到碰撞，散射后的光子频率低于入射 光的频率 ( )
答案：5.68×10－16 J
1.89×1Байду номын сангаас－24 kg· m/s
梦之旅见课时跟踪检测(九)
光子的动量和波长是多少？在电磁波谱中它属于何种射线？
[解析] 由题意知光子的动量p＝mc＝0.91×10
－30
×3×
108 kg· m· s－1＝2.73×10－22 kg· m· s－1。 光子的波长 6.63×10－34 J· s h λ＝ p＝ ＝0.002 4 nm 2.73×10－22 kg· m· s－ 1 因电磁波谱中γ射线的波长在1 nm以下，所以该光子在 电磁波谱中属于γ射线。 [答案] 2.73×10－22 kg· m/s
3．康普顿效应的光子理论解释 X射线为一些ε＝hν的光子，与自由电子发生完全弹性 碰撞，电子获得一部分能量，散射的光子能量减少，频率 减小，波长变长。
高二物理配套课件2.3、4 康普顿效应及其解释 光的波粒二象性(粤教版选修3-5)
定，因此说光是一种概率波．
其他微观粒子的概率波 对于电子、实物粒子等其他微观粒子，同样具有波粒二象 性，所以与它们相联系的物质波也是概率波． 也就是说，单个粒子位置是不确定的，具有偶然性；大量 粒子运动具有必然性，遵循统计规律．概率波将波动性和 粒子性统一在一起.
康普顿效应
【典例1】 白天的天空各处都是亮的，是大气分子对太阳光 散射的结果．美国物理学家康普顿由于在这方面的研究而
布．可见，光的波动性不是光子之间的相互作用引起的．
光波是一种概率波 在双缝干涉实验中，光子通过双缝后，对某一个光子而 言，不能肯定它落在哪一点，但屏上各处明暗条纹的不同 亮度，说明光子落在各处的可能性即概率是不相同的．光 子落在明条纹处的概率大，落在暗条纹处的概率小． 这就是说光子在空间出现的概率可以通过波动的规律来确
三、对概率波的理解
正确理解光的波动性 光的干涉现象不是光子之间的相互作用使它表现出波动性 的，在双缝干涉实验中，使光源 S非常弱，以致前一个光 子到达屏后才发射第二个光子．这样就排除了光子之间的 相互作用的可能性．实验结果表明，尽管单个光子的落点 不 可 预 知 ，但 长时间曝光之后仍然得到了干涉条纹分
第三节 康普顿效应及其解释 第四节 光的波粒二象性
1．了解康普顿效应及其解释． 2．知道光的波粒二象性及其本质． 3．知道概率波．
一、康普顿效应及其解释
康普顿效应 (1) 光的散射：光在介质中与物体微粒的相互作用，使光 的传播方向 被散射 的光现象． (2) 康 普 顿 效 应 ： 在 光 的 散 射 中 ， 部 分 散 射 光 的 波 长 变长 ，波长的改变与散射角有关．
h (3)光子的能量为E＝ hν ，光子的动量为P＝ λ
．
康普顿对散射光波长变化的解释
高中物理课件第三节 康普顿效应及其解释 第四节 光的波粒二象性
栏 目 链 接
方向；通过碰撞，光子将一部分能量转移给电子，能量
减少，由ε＝hν知，频率变小，再根据c＝λν知，波长变 长． 答案：1 变长
知识点2 对光的波粒二象性的认识与理解
光具有粒子性，又有波动性，单独使用波或粒子的解
释都无法完整地描述光的所有性质，有人就把这种性质称为 波粒二象性． 大量(多数)光子行为易表现为波动性，个别(少数)光子 行为易表现出粒子性；波长较长的，易表现为波动性；波长 较短的，易表现为粒子性；光在传播的过程中，易表现为波 动性；在与其他物质相互作用时，易表现为粒子性．光是波
第二章
第三节
波粒二象性
康普顿效应及其解释 光的波粒二象性
第四节
栏 目 链 接
1．了解什么是康普顿效应． 2．知道光子是具有动量的，并了解光子动量的表 达式． 3．了解康普顿应用光的电磁理论解释遇到的困难， 了解康普顿是如何解释康普顿效应的．
栏 链 接
4．知道光既具有波动性又有粒子性．
5．了解光是一种概率波．
栏 目 链 接
显而易见，在经典物理学中，波和粒子是两种不同的 研究对象，具有非常不同的表现．那么，为什么光和微观 粒子既表现有波动性又表现有粒子性的双重属性呢？让我
栏 目 链 接
们一起去探索经典的粒子和经典的波吧！
栏 目 链 接
1．用 X 射线照射物体时，一部分散射出来的 X 射线的
变长 波长会________ ，这个现象称为康普顿效应． 不变 ，因而 2．按照经典电磁理论，散射前后光的频率______ 相等 ，不应该出现波长 散射光的波长与入射光的波长 ________ 变长 的散射光． ________
例2 下列说法正确的是(
)
A．有的光是波，有的光是粒子
方向；通过碰撞，光子将一部分能量转移给电子，能量
减少，由ε＝hν知，频率变小，再根据c＝λν知，波长变 长． 答案：1 变长
知识点2 对光的波粒二象性的认识与理解
光具有粒子性，又有波动性，单独使用波或粒子的解
释都无法完整地描述光的所有性质，有人就把这种性质称为 波粒二象性． 大量(多数)光子行为易表现为波动性，个别(少数)光子 行为易表现出粒子性；波长较长的，易表现为波动性；波长 较短的，易表现为粒子性；光在传播的过程中，易表现为波 动性；在与其他物质相互作用时，易表现为粒子性．光是波
第二章
第三节
波粒二象性
康普顿效应及其解释 光的波粒二象性
第四节
栏 目 链 接
1．了解什么是康普顿效应． 2．知道光子是具有动量的，并了解光子动量的表 达式． 3．了解康普顿应用光的电磁理论解释遇到的困难， 了解康普顿是如何解释康普顿效应的．
栏 链 接
4．知道光既具有波动性又有粒子性．
5．了解光是一种概率波．
栏 目 链 接
显而易见，在经典物理学中，波和粒子是两种不同的 研究对象，具有非常不同的表现．那么，为什么光和微观 粒子既表现有波动性又表现有粒子性的双重属性呢？让我
栏 目 链 接
们一起去探索经典的粒子和经典的波吧！
栏 目 链 接
1．用 X 射线照射物体时，一部分散射出来的 X 射线的
变长 波长会________ ，这个现象称为康普顿效应． 不变 ，因而 2．按照经典电磁理论，散射前后光的频率______ 相等 ，不应该出现波长 散射光的波长与入射光的波长 ________ 变长 的散射光． ________
例2 下列说法正确的是(
)
A．有的光是波，有的光是粒子
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2014-6-27
2014-6-27
2014-6-27
2014-6-27
• 康普顿效应是光子和电子弹性碰撞的结 果 • 若光子和外层电子相碰撞，光子有一部 分能量传给电子,散射光子的能量减少， 于是散射光的波长大于入射光的波长。 • 若光子和束缚很紧的内层电子相碰撞， 光子将与整个原子交换能量,由于光子质 量远小于原子质量，根据碰撞理论，碰 撞前后光子能量几乎不变，波长不变。
2014-6-27
• 光在介质中与物质微粒相互作 用,因而传播方向发生改变,这 种现象叫做光的散射
2014-6-27
2014-6-27
• 1923年康普顿在做 X 射线通过物质散射 的实验时，发现散射 线中除有与入射线波 长相同的射线外，还 有比入射线波长更长 的射线，其波长的改 变量与散射角有关，
X 射线管 光阑
晶体
散射波长
0
j
探 测 器
石墨体 (散射物质)
2014-6-27
X 射线谱仪
波长的偏移只与散射角j 有关，而与散射物质种 类及入射的X射线的波长0 无关，
0 c (1 cos j )
c = 0.0241Å=2.4110-3nm（实验值）
称为电子的Compton波长
了大量 X 射线散射实验。 对证实康普顿效应作出了 重要贡献。
吴有训 （1897-1977）
2014-6-27
E mc h m 2 c P mc
2
E h
h h h 2 c c c
2014-6-27
E h h P
动量能量是描述粒子的, 频率和波长则是用来描述波的
只有当入射波长 0 与 c 可比拟时，康普顿效应才显著
，因此要用X射线才能观察到康普顿散射，用可见光பைடு நூலகம் 察不到康普顿散射。入射波长较长时，主要产生光电
2014-6-27
效应。
2014-6-27
2014-6-27
• 根据电磁波理论，当电磁波通过 物质时，物质中带电粒子将作受 迫振动，过物质时，物质中带电 粒子将作受迫振动，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。
2014-6-27
2014-6-27
• 有力地支持了爱因斯坦“光量子”假设 • 首次在实验上证实了“光子具有动量” 的 假设； • 证实了在微观世界的单个碰撞事件中，动量 和能量守恒定律仍然是成立的。
2014-6-27
吴有训对研究康普顿效应的贡献
1923年,参加了发现康普顿效应的研究工作. 1925—1926年，吴有训用银的X射线(0 =5.62nm) 为入射线, 以15种轻重不同的元素为散射物质， 在同一散射角( j 120 )0 测量 各种波长的散射光强度，作
2014-6-27
2014-6-27
2014-6-27
• 康普顿效应是光子和电子弹性碰撞的结 果 • 若光子和外层电子相碰撞，光子有一部 分能量传给电子,散射光子的能量减少， 于是散射光的波长大于入射光的波长。 • 若光子和束缚很紧的内层电子相碰撞， 光子将与整个原子交换能量,由于光子质 量远小于原子质量，根据碰撞理论，碰 撞前后光子能量几乎不变，波长不变。
2014-6-27
• 光在介质中与物质微粒相互作 用,因而传播方向发生改变,这 种现象叫做光的散射
2014-6-27
2014-6-27
• 1923年康普顿在做 X 射线通过物质散射 的实验时，发现散射 线中除有与入射线波 长相同的射线外，还 有比入射线波长更长 的射线，其波长的改 变量与散射角有关，
X 射线管 光阑
晶体
散射波长
0
j
探 测 器
石墨体 (散射物质)
2014-6-27
X 射线谱仪
波长的偏移只与散射角j 有关，而与散射物质种 类及入射的X射线的波长0 无关，
0 c (1 cos j )
c = 0.0241Å=2.4110-3nm（实验值）
称为电子的Compton波长
了大量 X 射线散射实验。 对证实康普顿效应作出了 重要贡献。
吴有训 （1897-1977）
2014-6-27
E mc h m 2 c P mc
2
E h
h h h 2 c c c
2014-6-27
E h h P
动量能量是描述粒子的, 频率和波长则是用来描述波的
只有当入射波长 0 与 c 可比拟时，康普顿效应才显著
，因此要用X射线才能观察到康普顿散射，用可见光பைடு நூலகம் 察不到康普顿散射。入射波长较长时，主要产生光电
2014-6-27
效应。
2014-6-27
2014-6-27
• 根据电磁波理论，当电磁波通过 物质时，物质中带电粒子将作受 迫振动，过物质时，物质中带电 粒子将作受迫振动，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。
2014-6-27
2014-6-27
• 有力地支持了爱因斯坦“光量子”假设 • 首次在实验上证实了“光子具有动量” 的 假设； • 证实了在微观世界的单个碰撞事件中，动量 和能量守恒定律仍然是成立的。
2014-6-27
吴有训对研究康普顿效应的贡献
1923年,参加了发现康普顿效应的研究工作. 1925—1926年，吴有训用银的X射线(0 =5.62nm) 为入射线, 以15种轻重不同的元素为散射物质， 在同一散射角( j 120 )0 测量 各种波长的散射光强度，作