2021-2022学年高二物理竞赛课件：康普顿效应.pptx

康普顿效应理论分析理论分析理论分析理论分析康普顿散射过程康普顿散射过程 X光子和电子发生弹性碰撞光子和电子发生弹性碰撞 康普顿波长康普顿波长康普顿波长康普顿波长 康普顿公式康普顿公式康普顿公式康普顿公式实验总结的结果实验总结的结果实验总结的结果实验总结的结果:可见：实验与理论结果符合的相当好！可见：实验与理论结果符合的相当好！可见：实验与理论结果符合的相当好！可见：实验与理论结果符合的相当好！散射光波长的改变量散射光波长的改变量散射光波长的改变量散射光波长的改变量 仅与仅与仅与仅与 有关有关有关有关 散射光子能量减小散射光子能量减小散射光子能量减小散射光子能量减小康普顿公式康普顿公式康普顿公式康普顿公式结论结论结论结论1)波长位移量和物质无关波长位移量和物质无关 康普顿波长康普顿波长康普顿波长康普顿波长散射角越大，光子损失的能散射角越大，光子损失的能量越多，波长位移越大！量越多，波长位移越大！康普顿效应的实验结果解释康普顿效应的实验结果解释康普顿效应的实验结果解释康普顿效应的实验结果解释X X光子入射物质光子入射物质光子入射物质光子入射物质1)没有发生作用没有发生作用(波长无位移波长无位移)2)和外层电子作用和外层电子作用(波长有位移波长有位移)3)和内层电子作用和内层电子作用(波长位移很小波长位移很小)2)2)散射角增大，原谱线强度减小，新谱线强度增大散射角增大，原谱线强度减小，新谱线强度增大散射角增大，原谱线强度减小，新谱线强度增大散射角增大，原谱线强度减小，新谱线强度增大散射角越大散射角越大 X光子和内层电子作用的几率小光子和内层电子作用的几率小散射角越大散射角越大 X光子和外层电子作用几率基本不变光子和外层电子作用几率基本不变 原谱线强度相对减小原谱线强度相对减小3)3)散射原子越大散射原子越大散射原子越大散射原子越大原波长谱线的强度越大原波长谱线的强度越大原波长谱线的强度越大原波长谱线的强度越大新波长谱线的强度越小新波长谱线的强度越小新波长谱线的强度越小新波长谱线的强度越小康普顿散射康普顿散射康普顿散射康普顿散射 波长位移量和物质无关波长位移量和物质无关波长位移量和物质无关波长位移量和物质无关 谱线强度与物质以及散射角有关谱线强度与物质以及散射角有关谱线强度与物质以及散射角有关谱线强度与物质以及散射角有关原子序数越大原子序数越大核外内层电子越多核外内层电子越多X光子和内层电子碰撞的几率越大光子和内层电子碰撞的几率越大(和原子实碰撞和原子实碰撞)X光子的能量改变很小，原波长谱线的强度大。光子的能量改变很小，原波长谱线的强度大。康普顿散射进一步证实了光子论，证明了光子能量、康普顿散射进一步证实了光子论，证明了光子能量、康普顿散射进一步证实了光子论，证明了光子能量、康普顿散射进一步证实了光子论，证明了光子能量、动量表示式的正确性，光确实具有波粒两象性。另外动量表示式的正确性，光确实具有波粒两象性。另外动量表示式的正确性，光确实具有波粒两象性。另外动量表示式的正确性，光确实具有波粒两象性。另外证明在光电相互作用的过程中严格遵守能量、动量守证明在光电相互作用的过程中严格遵守能量、动量守证明在光电相互作用的过程中严格遵守能量、动量守证明在光电相互作用的过程中严格遵守能量、动量守恒定律。恒定律。恒定律。恒定律。例、在康普顿散射中，入射光的波长为例、在康普顿散射中，入射光的波长为例、在康普顿散射中，入射光的波长为例、在康普顿散射中，入射光的波长为0.0300.030，反冲电子速反冲电子速反冲电子速反冲电子速度为度为度为度为c60%.c60%.求：散射光子的波长及散射角。求：散射光子的波长及散射角。求：散射光子的波长及散射角。求：散射光子的波长及散射角。解：由已知，入射光的能量解：由已知，入射光的能量解：由已知，入射光的能量解：由已知，入射光的能量 ，散射光子，散射光子，散射光子，散射光子 的能量的能量的能量的能量 因光子与电子碰撞时能量守恒，所以电子获得的动能因光子与电子碰撞时能量守恒，所以电子获得的动能因光子与电子碰撞时能量守恒，所以电子获得的动能因光子与电子碰撞时能量守恒，所以电子获得的动能为为为为而由相对论：而由相对论：而由相对论：而由相对论：