康普頓效應(yīng)
1922～1923年康普頓研究了X射線被較輕物質(zhì)(石墨、石蠟等)散射后光的成分,發(fā)現(xiàn)散射譜線中除了有波長與原波長相同的成分外,還有波長較長的成分.這種散射現(xiàn)象稱為康普頓散射或康普頓效應(yīng).
實(shí)驗(yàn)結(jié)果：
(1)散射光中除了和原波長λ0相同的譜線外還有λ＞λ0的譜線.
(2)波長的改變量Δλ=λ-λ0隨散射角φ(散射方向和入射方向之間的夾角)的增大而增加.
(3)對于不同元素的散射物質(zhì),在同一散射角下,波長的改變量Δλ相同.波長為λ的散射光強(qiáng)度隨散射物原子序數(shù)的增加而減小.
康普頓利用光子理論成功地解釋了這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果.X射線的散射是單個電子和單個光子發(fā)生彈性碰撞的結(jié)果.碰撞前后動量和能量守恒,有
化簡后得到
稱為康普頓散射公式.
稱為電子的康普頓波長.
為什么散射光中還有與入射光波長相同的譜線?內(nèi)層電子不能當(dāng)成自由電子.如果光子和這種電子碰撞,相當(dāng)于和整個原子相碰,碰撞中光子傳給原子的能量很小,幾乎保持自己的能量不變.這樣散射光中就保留了原波長.的譜線．由于內(nèi)層電子的數(shù)目隨散射物原子序數(shù)的增加而增加,所以波長為λ0的強(qiáng)度隨之增強(qiáng),而波長為λ的強(qiáng)度隨之減弱.
康普頓散射只有在入射光的波長與電子的康普頓波長相比擬時,散射才顯著,這就是選用X射線觀察康普頓效應(yīng)的原因.而在光電效應(yīng)中,入射光是可見光或紫外光,所以康普頓效應(yīng)不明顯.