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1、编号 2010021251 毕 业 论 文（ 2014 届本科）论文题目： 粒子的散射与康普顿散射的对比研究学 院： 电气工程学院 专 业： 物理学 班 级： 10 级物理本科 2 班 作者姓名： 张云霞 指导教师： 付文羽 职称： 教授 完成日期： 2014 年 3 月 4 日目 录目 录 .（1）陇东学院本科生毕业论文诚信声明 .（1）1 引 言 .（2）2 研究两种散射的理论依据 .（4）2.1 经典碰撞理论 .（4）2.1.1 碰撞的分类 .（4）2.1.2 碰撞的规律 .（4）2.1.3 散射实验 .（5）3 粒子散射实验 .（6）3,1 实验装置 .（6）3.2 实验现象 .（6）
2、3.3 用弹性碰撞理论分析 粒子的分析 .（7）3.3.1 粒子在卢瑟福原子模型中的散射 .（7）3.3.2 粒子的运动和偏转角 .（9）3.3.3 卢瑟福散射公式 .（10）3.4 对 粒子散射的讨论 .（10）4 康普顿散射实验 .（11）4.1 X 射线发现的历史背景 .（11）4.2 X 射线的产生机制 .（11）4.3 康普顿散射 .（11）4.3.1 康普顿散射实验装置 .（11）4.3.2 康普顿散射的实验现象 .（12）4.4 康普顿效应的理论解释 .（12）4.4.1 量子理论对康普顿散射的解释 .（12）4.4.2 用弹性碰撞理论分析康普顿散射 .（15）4.5 关于康普顿
3、散射的讨论 .（16）4.6 康普顿散射的应用 .（17）4.6.1 X 射线康普顿散射成像技术的应用 .（17）4.6.2 X 射线康普顿散射成像原理 .（17）4.6.3 展望 .（17）4.7 反康普顿效应 .（18）5 二种散射的共同点 .（18）6 二种散射的不同点 .（18）7 结论 .（19）8 结束语 .（19）致 谢 .（20）0陇东学院本科生毕业论文诚信声明本人郑重声明：所呈交的本科毕业论文，是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议，除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要
4、贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者签名：二 O 一 年 月 日1 粒子的散射与康普顿散射的对比研究张云霞 付文羽（ 陇东学院 电气工程学院 甘肃 庆阳 745000）摘 要：本文在已有的结果及查阅相关文献的基础上，首先，对 粒子散射和康普顿散射实验各自的原理，装置以及物理量的阐明。进一步再对这两种散射实验中所观察到的现象进行全面的对比，运用经典碰撞理论，散射理论和量子理论。通过计算，分析和讨论得出 粒子散射和康普顿散射的相异之处。加深了对这两种散射的认识及理解。关键词：粒子散射实验 康普顿散射实验 经典碰撞理论 散射理论 量子理论Alpha
5、 particle scattering and the Compton scattering contrast researchZHANG Yun-xia FUWen-yu (Electrical Engineering College, Longdong University, Qingyang 745000, Gansu,China)Abstract: Based on the existing results, and on the basis of relative literatures, First of all, To the alpha particle scattering
6、 and the Compton scattering experiment the respective principle, device and quantities. Further to the two scattering experiment observed to conduct a comprehensive contrast, on the basis of the theory of classical collision, scattering theory and quantum theory. Through calculation, analysis and di
7、scussion of alpha particle scattering and the otherness of the Compton scattering. Deepening the understanding and the understanding of the two kinds of scattering.Key words: particle scattering experiment Compton scattering classical collision theory scattering theory of quantum theory1 引 言公元前 5 世纪
8、，希腊哲学家德谟克利特把构成物质的最小单元叫做原子，意思就是不可分割。所以原子从一开始就被认为是不可再分割的组成一切物质的最小颗粒。19 世纪初，英国化学家道尔顿提出科学的原子论，认为不同的元素对应的不同的原子，同一种元素原子都一样。1869 年，俄国的门捷列夫发现了元素周期表，对原子结构的研究开始进入科学轨道。1858 年，人们在研究低压气体的放电现象时，发现阴极会发出一种辐射-阴极射线，1897年，英国的物理学家汤姆逊证实阴极实现的在电场中偏转，判断其带点，进而测定该粒子的核质比，发现质量很小，只有氢原子的 1/1800，汤姆逊于 1897 年 4 月 30 日宣布发现了电子。人们开始认识
9、到电子是一切元素的原子的基本组成部分。但通常情况下原子是呈电中性，只表明原子中还有与电子的电荷等量的正电荷，所以，研究原子的结构首先要解决原子中正负电荷怎样分布的问题。从 1896 年开始，卢瑟福在汤姆逊的建议下开始研究 X 射线，通过反2复研究铀放射出来的射线后发现，射线有的带正电，负电，有的不带电。他用希腊字母分别给这 3 种射线命名，把带正电的叫做 射线，带负电的叫做 射线，不带电的叫做 射线，但对它们是什么还是不清楚，只知道一种粒子组成。为了弄清清楚 粒子的“身份” ，卢瑟福在 1903 年设计了一个“电偏转实验” 。他利用金箔验电器检测 粒子，并确定了 粒子的性质。卢瑟福设计的实验非
10、常巧妙，可以抑制 射线和 射线，而加上磁场后，使 粒子发生偏转，进而确定 粒子的 e/m 值。实验结果表明， 粒子应该是 He 离子。但 粒子的荷质比的测量还不精确。从 1901 年起，各国科学家提出各种不同的原子模型。他假设原子中的正电荷均匀而连续的分布在整个原子中，许多细小的电子均匀分布在其内，正像面包里的葡萄干一样，故而形象的称其为“葡萄干面包模型” 。这种模型能够定性的解释原子的稳定性和光谱。1909 年，汉斯盖革和恩斯特马斯登在卢瑟福指导下于英国曼彻斯特大学做了一个著名的物理实验 粒子散射实验。它是近代科学发展史上最重要的物理实验之一，它不仅为建立原子的核式结构模型奠定了实验基础，而且还开创了一种研究微观世界的科学方法用高速粒子“轰击” ，因而它在科学发展史上具有里程碑意义。实验的目的是想证实汤姆逊原子模型的正确性。为了要考察原子内部的结构，卢瑟福和他的助手用 粒子轰击金箔来进行实验。1923 年,美国物理学家康普顿(1892 一 1962)发现，X 射线经放射后波长变长，这一现象后被称为康普顿效应，康普顿也因此获得 1927 年诺贝尔物理学奖。其实，早在康普顿发现这个效应之前的 1904 年，就有物理学家在实验中发现了这一现象。后来著名物理学家格雷、弗罗伦斯等人也先后发现了 射线、X 射线散射时出现的波
