康普顿效应是什么?

题目

康普顿效应是什么?

答案

康普顿效应
1922～1923年康普顿研究了X射线被较轻物质(石墨、石蜡等)散射后光的成分,发现散射谱线中除了有波长与原波长相同的成分外,还有波长较长的成分.这种散射现象称为康普顿散射或康普顿效应.
实验结果：
(1)散射光中除了和原波长λ0相同的谱线外还有λ＞λ0的谱线.
(2)波长的改变量Δλ=λ-λ0随散射角φ(散射方向和入射方向之间的夹角)的增大而增加.
(3)对于不同元素的散射物质,在同一散射角下,波长的改变量Δλ相同.波长为λ的散射光强度随散射物原子序数的增加而减小.
康普顿利用光子理论成功地解释了这些实验结果.X射线的散射是单个电子和单个光子发生弹性碰撞的结果.碰撞前后动量和能量守恒,有
化简后得到
称为康普顿散射公式.
称为电子的康普顿波长.
为什么散射光中还有与入射光波长相同的谱线?内层电子不能当成自由电子.如果光子和这种电子碰撞,相当于和整个原子相碰,碰撞中光子传给原子的能量很小,几乎保持自己的能量不变.这样散射光中就保留了原波长.的谱线．由于内层电子的数目随散射物原子序数的增加而增加,所以波长为λ0的强度随之增强,而波长为λ的强度随之减弱.
康普顿散射只有在入射光的波长与电子的康普顿波长相比拟时,散射才显著,这就是选用X射线观察康普顿效应的原因.而在光电效应中,入射光是可见光或紫外光,所以康普顿效应不明显.