康普頓效應及其解釋

第三節(jié)康普頓效應及其解釋1精選ppt傳統(tǒng)的光的波動理論在解釋光電效應時遇到了巨大的困難。后來，愛因斯坦在普朗克量子化理論的啟發(fā)下，提出了光子學說．普朗克愛因斯坦2精選ppt1.光的散射光在介質中與物質微粒相互作用,因而傳播方向發(fā)生改變,這種現(xiàn)象叫做光的散射2.康普頓效應1923年康普頓在做X射線通過物質散射的實驗時，發(fā)現(xiàn)散射線中除有與入射線波長相同的射線外，還有比入射線波長更長的射線，其波長的改變量與散射角有關，而與入射線波長

和散射物質都無關。用X射線照射物體時，一部分散射出來的X射線的波長會變長，這個現(xiàn)象稱為康普頓效應3精選ppt康普頓正在測晶體對X射線的散射

按經(jīng)典電磁理論：

如果入射X光是某種波長的電磁波，散射光的波長是不會改變的！4精選ppt康普頓散射曲線的特點：1.除原波長

0外出現(xiàn)了移向長波方向的新的散射波長

。2.新波長

隨散射角的增大而增大。

散射中出現(xiàn)

≠

0的現(xiàn)象，稱為康普頓散射。波長的偏移為=0Oj=45Oj=90Oj=135Oj................................................................................o（A）0.7000.750λ波長.......

0

5精選ppt光子的能量和動量6精選ppt動量能量是描述粒子的,頻率和波長則是用來描述波的光子的能量:光子的動量:7精選ppt二、經(jīng)典電磁理論解釋康普頓效應根據(jù)經(jīng)典電磁波理論，當電磁波通過物質時，物質中帶電粒子將作受迫振動，其頻率等于入射光頻率，所以它所發(fā)射的散射光頻率應等于入射光頻率。可以解釋頻率不變的一般散射。無法解釋波長改變和散射角的關系。8精選ppt三、光子理論對康普頓效應的解釋康普頓效應是光子和電子作彈性碰撞的結果，具體解釋如下：1.若光子和外層電子相碰撞，光子有一部分能量傳給電子,散射光子的能量減少，于是散射光的波長大于入射光的波長。2.若光子和束縛很緊的內層電子相碰撞，光子將與整個原子交換能量,由于光子質量遠小于原子質量，根據(jù)碰撞理論，碰撞前后光子能量幾乎不變，波長不變。(碰撞過程滿足動量守恒和能量守恒)9精選ppt3.因為碰撞中交換的能量和碰撞的角度有關，所以波長改變和散射角有關。三、光子理論對康普頓效應的解釋10精選ppt三.康普頓散射實驗的意義（1）有力地支持了愛因斯坦“光量子”假設；（2）首次在實驗上證實了“光子具有動量”

的假設；（3）證實了在微觀世界的單個碰撞事件中，動量和能量守恒定律仍然是成立的。康普頓的成功也不是一帆風順的，在他早期的幾篇論文中，一直認為散射光頻率的改變是由于“混進來了某種熒光輻射”；在計算中起先只考慮能量守恒，后來才認識到還要用動量守恒?？灯疹D于1927年獲諾貝爾物理獎。11精選ppt康普頓,(1892-1962)美國物理學家康普頓效應1927年獲諾貝爾物理學獎12精選ppt1925—1926年，吳有訓用銀的X射線(

0=5.62nm)為入射線,以15種輕重不同的元素為散射物質，四、吳有訓對研究康普頓效應的貢獻1923年,參加了發(fā)現(xiàn)康普頓效應的研究工作.對證實康普頓效應作出了重要貢獻。在同一散射角()測量各種波長的散射光強度，作了大量X射線散射實驗。（1897-1977）吳有訓13精選ppt小結什么是康普頓效應？經(jīng)典電磁理論解釋康普頓效應：可以解釋頻率______的一般散射。無法解釋波長改變和散射角的關系。光子理論對康普頓效應的解釋：康普頓效應是光子和電子作__________的結果若光子和外層電子相碰撞，散射光的波長_____。若光子和內層電子相碰撞，碰撞前后光子波長_____。波長改變和散射角有關。彈性碰撞不變變長不變14精選ppt小結5.康普頓散射實驗的意義：（1）有力地支持了愛因斯坦“光量子”假設；

（2）首次在實驗上證實了“光子具有動量”的假設；（3）證實了在微觀世界的單個碰撞事件中，動量和能量守恒定律仍然是成立的。6.光子的能量和動量15精選ppt第四節(jié)光的波粒二象性16精選ppt前言：衍射現(xiàn)象定義：是指波遇到障礙物時偏離原來直線傳播的物理現(xiàn)象?！S基百科衍射又稱為繞射。衍射現(xiàn)象是波的特有現(xiàn)象，一切波都會發(fā)生衍射現(xiàn)象。17精選ppt擋水堰中間的缺口造成了水波衍射。鋼針的衍射圓孔衍射圓屏衍射18精選ppt干涉現(xiàn)象定義：干涉是兩列或兩列以上的波在空間中重疊時發(fā)生疊加從而形成新波形的現(xiàn)象?！S基百科在水波槽里，兩個點波源共同產(chǎn)生的干涉圖樣在歷史上，干涉現(xiàn)象及其相關實驗是證明光的波動性的重要依據(jù)。19精選ppt光的雙縫干涉20精選ppt不同色光通過同一雙縫產(chǎn)生的干涉圖樣21精選ppt激光擋板屏暗條紋亮條紋證明光的波動性有人認為光的干涉沒有排除光是粒子的可能性。22精選ppt激光擋板屏光強減弱到每次只產(chǎn)生一個光子顯示了光的粒子性．曝光時間很短曝光時間延長波動性是每一個光子的屬性23精選ppt一、波粒二象性光電效應和康普頓效應表明光具有粒子性，光的干涉、衍射、偏振現(xiàn)象表明光具有波動性。光既有粒子性，又有波動性，單獨使用波或粒子的解釋都無法完整描述光的所有性質，人們把這種性質稱為波粒二象性光子是能量為hν的微粒，表現(xiàn)出粒子性，而光子的能量與頻率ν有關，體現(xiàn)了波動性，所以光子是統(tǒng)一了波粒二象性的微粒。但是，在不同條件下的表現(xiàn)不同。24精選ppt光的粒子性:1.與物質發(fā)生作用時,表現(xiàn)出粒子的性質2.少量或個別光子容易顯示出粒子性3.頻率較大時,易顯示粒子性光的波動性:1.傳播時,表現(xiàn)出波的性質2.大量光子容易顯示出波動性3.頻率較小時,易顯示波動性正確理解波粒二象性綜上所述，