量子物理ppt課件(2)-資料下載頁
2025-05-07 03:38本頁面
【正文】 設(shè)有一半徑為 103m的薄圓片 ,它距光源 . 此光源的功率為 1W,發(fā)射波長為589nm的單色光 . 假定光源向各個方向發(fā)射的能量相同 , 光電效應(yīng) 39 167。 3 康普頓效應(yīng) 入射光 ? 0 探測器 準(zhǔn)直系統(tǒng) 石墨 散射體 散射光 ? ? 光的波動理論能解釋波長不變的散射 ,不能解釋 紅移 現(xiàn)象 . 00 nch ??nch ????m? ? e ? 康普頓研究 X射線 (?0很短 )在石墨上的散射 ,發(fā)現(xiàn) 散射光中不僅有與原入射線波長 ?0相同的譜線,也有波長 ??0的譜線 .這種波長變長的現(xiàn)象稱 康普頓紅移 . 康普頓認(rèn)為這是由于 入射線中的光子和散射物質(zhì)中的近自由電子作彈性碰撞的結(jié)果 . 康普頓效應(yīng) 40 由于是 彈性碰撞 ,動量和能量都守恒 ,因此有 vmnchnch ??? ?? ??002200 mchcmh ??? ??光的波動理論能解釋波長不變的散射 ,不能解釋 紅移 現(xiàn)象 . 康普頓認(rèn)為這是由于 入射線中的光子和散射物質(zhì)中的近自由電子作彈性碰撞的結(jié)果 . 00 nch ??nch ????m? ? e ? 動量守恒的大小關(guān)系為 ????? c os2)( 02202chchchchmv ???????????????考慮 2201cvmm?????c康普頓效應(yīng) 41 0Δ ??? ??)c o s1(0??? cm h)2(s i n2 2 ?k?電子的 Compton波長 ??,???。 ?=0, ??=0 , ?=?0 為原波長 . ?=90186。時 , cmh0Δ ?? = 得 由于是 彈性碰撞 ,動量和能量都守恒 ,因此有 vmnchnch ??? ?? ??002200 mchcmh ??? ??動量守恒的大小關(guān)系為 ????? c os2)( 02202chchchchmv ???????????????考慮 2201cvmm?????c康普頓效應(yīng) 42 康普頓效應(yīng)的解釋 X射線光子與 “ 靜止 ”的 “ 近自由電子 ” 彈性碰撞 ,光子把部分能量傳給電子 h?0 ?h?(散射光 ) , ? ?0 , 則 散射光的波長 ??0 0Δ ??? ??)c o s1(0??? cm h)2(s i n2 2 ?k?電子的 Compton波長 ??,???。 ?=0, ??=0 , ?=?0 為原波長 . ?=90186。時 , cmh0Δ ?? = 得 在同一散射角下 , ??與散射物質(zhì)無關(guān) 。 ??與入射波長 ?無關(guān) ,對長波 ,無 ??。對短波 , ??明顯 。 光子與束縛電子發(fā)生碰撞 , 康普頓效應(yīng) 43 相當(dāng)于與整個原子碰撞 ,光子能量不變 . 波長 ?0不變 。 輕原子中的電子一般束縛較弱 ,重原子中的電子一般束縛較緊 ,故原子量小的物質(zhì) ??明顯 ,原子量大的物質(zhì) ?? ?0. 光子能量與 電子所受束縛能量 (結(jié)合能 )相差不 大時 ,主要出現(xiàn)光電效應(yīng) 。光子能量大大超過 電子所受束縛的 能量時 ,主要出現(xiàn)康普頓效應(yīng) . 康普頓效應(yīng)的解釋 X射線光子與 “ 靜止 ”的 “ 近自由電子 ” 彈性碰撞 ,光子把部分能量傳給電子 h?0 ?h?(散射光 ) , ? ?0 , 則 散射光的波長 ??0 在同一散射角下 , ??與散射物質(zhì)無關(guān) 。 ??與入射波長 ?無關(guān) ,對長波 ,無 ??。對短波 , ??明顯 。 光子與束縛電子發(fā)生碰撞 , 康普頓效應(yīng) 44 例 : 設(shè)有波長 ?= 1010m的 X射線的光子與自由電子作彈性碰撞 .散射 X射線的散射角 ?=90186。. 問 : (1) 散射波長的改變量 ??為多少 ? (2) 反沖電子得到多少動能 ? (3) 在碰撞中 ,光子的能量損失了多少 ? 解 : (1) )c o s1(Δ0?? ?? cm h?=90186。時 , 120????cmh?相當(dāng)于與整個原子碰撞 ,光子能量不變 . 波長 ?0不變 。 輕原子中的電子一般束縛較弱 ,重原子中的電子一般束縛較緊 ,故原子量小的物質(zhì) ??明顯 ,原子量大的物質(zhì) ?? ?0. 光子能量與 電子所受束縛能量 (結(jié)合能 )相差不 大時 ,主要出現(xiàn)光電效應(yīng) 。光子能量大大超過 電子所受束縛的 能量時 ,主要出現(xiàn)康普頓效應(yīng) . 康普頓效應(yīng) 45 (2)由公式 : 2200 mchcmh ??? ???? hhcmmcE k ???? 0202電子反沖動能為 利用 : ?? c???hchcEk ???0例 : 設(shè)有波長 ?= 1010m的 X射線的光子與自由電子作彈性碰撞 .散射 X射線的散射角 ?=90186。. 問 : (1) 散射波長的改變量 ??為多少 ? (2) 反沖電子得到多少動能 ? (3) 在碰撞中 ,光子的能量損失了多少 ? 解 : (1) )c o s1(Δ0?? ?? cm h?=90186。時 , 120????cmh?康普頓效應(yīng) 46 即 : ???????????? Δ1100hcE k)Δ(Δ00 ??????hc代入已知數(shù)據(jù) ,得 kE= 10－ 17J = 295 eV (2)由公式 : 2200 mchcmh ??? ???? hhcmmcE k ???? 0202電子反沖動能為 利用 : ?? c???hchcEk ???0(3)光子損失的能量等于反沖電子所獲得的動能 , 也為295eV. 康普頓效應(yīng)
教學(xué)課件相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1