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1、16. 3 康普顿效应光子与物质相互作用，可能发生不同的效应：一. 什么是康普顿效应：入射光为可见光，光子能量较低，主要发生光电效应；高能光子和原子核相互作用，主要产生正负电子对。入射光为x射线，光子具有中等能量，主要发生康普顿效应；x射线（1nm）的散射实验：100 探测器0X 光管光阑散射物体x射线经物质散射后，波长变长的现象称为康普顿效应2实验规律：随散射角 的增大而增大。1.与散射物及0无关2. 对原子量小的轻元素，波长变长的散射光相对强度 强 3. 对原子量大的重元素，波长变长的散射光相对强度 弱3经典理论只能说明波长不变的散射，而不能说明康普顿 散射。电子受 迫振动同频率 散射线发
2、射单色 电磁波说明受迫振动v0照射散射物体经典理论：谐振子受迫振动，发射电磁波（不变,瑞利散射P332），无法解释康效应。4二. 用光子理论解释 x 射线是以c运动的光子流，每个光子x 射线是与散射物的相互作用可看成是一个光子和散射物 中一个自由电子（或外层束缚较弱的电子）的弹性碰撞过程能量守恒、动量守恒1. 一个光子和一个电子相互作 用，电子吸收一个光子，发 射 出一个能量较小的光 子，该光子和电子向不同方 向运动。外层 电子受原子核束缚较弱动能光子能量 近似自由近似静止静止 自 由 电子52. 和什么因素有关？碰前碰后完全弹性碰撞： 能量守恒动量守恒质速关系四个方程， 四个未知数6求得：（
3、1） 仅与 有关，与散射物及0无关（2） 散射光中也有 的成份（P334）因为内层电子被束缚较强，故光子和内层电子的 碰撞相当于和整个原子碰撞（弹性），碰后原子几乎 不动，光子被散射后波长也几乎不变。光子内层电子外层电子波长变大的散射线波长不变的散射线7（3） 轻元素原子对大多数电子的束缚弱，波长变长的散射光 相对较强重元素原子对大多数电子的束缚强，波长变长的散射光 相对较弱吴 有 训 实 验 结 果8（4） 电子何时获得最大能量（动能）？当用可见光入射时：光子能量最大的是紫光（5） 用可见光入射时，为何看不到康效应9三. 光电效应与康普顿效应的区别相同点：都是电磁波与物质的相互作用过程不同点
4、： 1. 入射光子能量不同可见光x 射线2. 相互作用过程不同电子吸收一个光子的 能量而脱离金属的束 缚，逸出金属表面。光子和电子发生碰撞 使光子失去部分能量 飞行方向偏转。能量守恒能量、动量守恒10作业 三 P34 一. 3. 在康普顿散射中，如果设反冲电子的速度为光速的 60，则因散射使电子获得的能量是其静止能量的_倍二. 1. 用0=0.1nm的光子作康普顿散射实验（1）散射角j =90时的康普顿散射波长等于多少？（2）分配给反冲电子的动能等于多少？（1）j =90时：11（2）分配给反冲电子的动能：二. 2. 一光子与自由电子碰撞，电子可能获得的最大能量为 60keV，求入射光子的波长和能量。当j =p 时：最大，此时Ek最大12二. 3. 已知 x 光光子能量为0.6MeV，在康普顿散射后波长 改变了20 ，求反冲电子获得的能量和动量的大小。反冲电子获得的能量：已知由上式解出：光子能量：13二. 4. 如图所示，一束能量为hn0的光子流与静止质量为m0 的静止自由电子作弹性碰撞，若散射光子的能量为hn，试从能 量守恒定律出发，证明散射角j 满足下式：1415
