《康普頓效應(yīng)》參考課件1

康普頓效應(yīng)1.光的散射光在介質(zhì)中與物質(zhì)微粒相互作用,因而傳播方向發(fā)生改變,這種現(xiàn)象叫做光的散射2.康普頓效應(yīng)

1923年康普頓在做X射線通過物質(zhì)散射的實(shí)驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)散射線中除有與入射線波長(zhǎng)相同的射線外，還有比入射線波長(zhǎng)更長(zhǎng)的射線，其波長(zhǎng)的改變量與散射角有關(guān)，而與入射線波長(zhǎng)

和散射物質(zhì)都無關(guān)。一.康普頓對(duì)X射線的研究3.康普頓散射的實(shí)驗(yàn)裝置與規(guī)律：晶體

光闌X射線管探測(cè)器X射線譜儀

石墨體(散射物質(zhì))j

0散射波長(zhǎng)

康普頓正在測(cè)晶體對(duì)X射線的散射

按經(jīng)典電磁理論：

如果入射X光是某種波長(zhǎng)的電磁波，散射光的波長(zhǎng)是不會(huì)改變的！康普頓散射曲線的特點(diǎn)：a.除原波長(zhǎng)

0外出現(xiàn)了移向長(zhǎng)波方向的新的散射波長(zhǎng)

。b.新波長(zhǎng)

隨散射角的增大而增大。

散射中出現(xiàn)

≠

0的現(xiàn)象，稱為康普頓散射。波長(zhǎng)的偏移為=0Oj=45Oj=90Oj=135Oj................................................................................o（A）0.7000.750λ波長(zhǎng).......

0

1.經(jīng)典電磁理論在解釋康普頓效應(yīng)時(shí)遇到的困難康普頓效應(yīng)解釋中的疑難①根據(jù)經(jīng)典電磁波理論，當(dāng)電磁波通過物質(zhì)時(shí)，物質(zhì)中帶電粒子將作受迫振動(dòng)，其頻率等于入射光頻率，所以它所發(fā)射的散射光頻率應(yīng)等于入射光頻率。②無法解釋波長(zhǎng)改變和散射角關(guān)系。1.有力地支持了愛因斯坦“光量子”假設(shè)；2.首次在實(shí)驗(yàn)上證實(shí)了“光子具有動(dòng)量”的假設(shè)；3.證實(shí)了在微觀世界的單個(gè)碰撞事件中，動(dòng)量和能量守恒定律仍然是成立的?？灯疹D的成功也不是一帆風(fēng)順的，在他早期的幾篇論文中，一直認(rèn)為散射光頻率的改變是由于“混進(jìn)來了某種熒光輻射”；在計(jì)算中起先只考慮能量守恒，后來才認(rèn)識(shí)到還要用動(dòng)量守恒。康普頓于1927年獲諾貝爾物理獎(jiǎng)。康普頓散射實(shí)驗(yàn)的意義康普頓效應(yīng)康普頓效應(yīng)康普頓,1927年獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)(1892-1962)美國(guó)物理學(xué)家光到底是什么？...17世紀(jì)明確形成了兩大對(duì)立學(xué)說牛頓惠更斯微粒說波動(dòng)說由于波動(dòng)說沒有數(shù)學(xué)基礎(chǔ)以及牛頓的威望使得微粒說一直占上風(fēng)19世紀(jì)初證明了波動(dòng)說的正確性這里的光子完全不同于牛頓所說的“微粒”19世紀(jì)末光電效應(yīng)現(xiàn)象使得愛因斯坦在20世紀(jì)初提出了光子說：光具有粒子性二、光的波粒二象性光的微粒說：光是沿直線高速傳播的粒子流。

牛頓支持微粒說。人們都認(rèn)為牛頓是微粒說的代表。牛頓于1675年曾提出：“光是一群難以想象的細(xì)微而迅速運(yùn)動(dòng)的大小不同的粒子”，這些粒子被發(fā)光體“一個(gè)接一個(gè)地發(fā)射出來”。

易解釋：光的直進(jìn)性、影的形成、光的反射和折射等現(xiàn)象。

難解釋：（1）一束光入射到兩種介質(zhì)界面時(shí)，既有反射，又有折射。何種情況發(fā)生反射，何種情況下又發(fā)生折射呢?微粒說在解釋這一點(diǎn)時(shí)遇到了很大的困難。（2）兩束光相遇后，為何仍能沿原方向傳播這一常見的現(xiàn)象，微粒說則完全無能為力了。光的波動(dòng)說：某種振動(dòng)，以波的形式向四周圍傳播。代表人物：是荷蘭的物理學(xué)家惠更斯。易解釋：（1）光的反射、折射、光的反射和折射可以同時(shí)發(fā)生。（2）兩束光相遇后，為何仍能沿原方向傳播這一常見的現(xiàn)象。難解釋：光的直進(jìn)性和影的形成。干涉現(xiàn)象：英國(guó)醫(yī)生兼物理學(xué)家托馬斯·楊于1801年進(jìn)行了著名的楊氏干涉實(shí)驗(yàn)。衍射現(xiàn)象：法國(guó)工程師菲涅耳于1818年演示了小孔衍射。干涉和衍射是波動(dòng)的重要特征，從而光的波動(dòng)說得到迅速發(fā)展。人類對(duì)光的本性的認(rèn)識(shí)達(dá)到一個(gè)新的階段。圓屏衍射圓孔衍射鋼針的衍射增透膜薄膜干涉鏡面檢測(cè)光的干涉和衍射現(xiàn)象表明光確實(shí)是一種波愛因斯坦康普頓光電效應(yīng)以及康普頓效應(yīng)等無可辯駁的證實(shí)了光是一種粒子．光是一種波，同時(shí)也是一種粒子，光具有波粒二象性當(dāng)我們用很弱的光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)，將感光膠片放在屏的位置上，會(huì)看到什么樣的照片呢？為什么會(huì)有這種現(xiàn)象？短長(zhǎng)曝光時(shí)間結(jié)論1、這張照片清晰的顯示了光的粒子性．2、光子落在某些條形區(qū)域內(nèi)的可能性較大（干涉加強(qiáng)區(qū)），說明光子在空間各點(diǎn)出現(xiàn)的可能性的大小可以用波動(dòng)規(guī)律進(jìn)行解釋．光波是一種概率波，概率表征某一事物出現(xiàn)的可能性．伽爾頓板實(shí)驗(yàn)——表明單個(gè)小球下落的位置是不確定的,但是它落在中間狹槽的可能性要大一些，即小球落在中間的概率較大．思考與討論

根據(jù)你的理解，說明概率的意義，舉出幾個(gè)日常生活中的或科學(xué)中的事例，說明哪些事件是個(gè)別出現(xiàn)時(shí)看不出什么規(guī)律，而大量出現(xiàn)時(shí)則顯示出一定的規(guī)律性．

生活中，涉及概率統(tǒng)計(jì)的事件很多，例如：在研究分子熱運(yùn)動(dòng)時(shí)，研究單個(gè)分子的運(yùn)動(dòng)是毫無意義的，需要研究的是大量分子整體表現(xiàn)出來的規(guī)律，這叫做統(tǒng)計(jì)規(guī)律．讓我們換一個(gè)角度思考——仍然考慮雙縫干涉實(shí)驗(yàn)減弱光源分析當(dāng)光源和感光膠片之間不可能同時(shí)有兩個(gè)和多個(gè)光子時(shí)，長(zhǎng)時(shí)間曝光得到的照片仍然和光源很強(qiáng)、曝光時(shí)間較短時(shí)一樣，則光的波動(dòng)性不是光子之間的相互作用引起的．波動(dòng)性是光子本身的一種屬性光既表現(xiàn)出波動(dòng)性，又表現(xiàn)出粒子性，由于微觀世界的某些屬性與宏觀世界不同，而我們的經(jīng)驗(yàn)僅局限于宏觀物體的運(yùn)動(dòng)．在生活中找不到一個(gè)既具有粒子性、又具有波動(dòng)性的物理模型幫助我們研究光子的規(guī)律．氣體分子熱運(yùn)動(dòng)時(shí)電流光的波動(dòng)性光的粒子性我們?cè)谒伎嘉锢砀拍罨蛭锢硪?guī)律時(shí)，往往建立新的模型隨著人類認(rèn)識(shí)的范圍不斷擴(kuò)大，不可能直接感知的事物出現(xiàn)在我們的眼前，需要我們建立新的模型，提出新的理論來進(jìn)行研究，對(duì)于一種模型，只要能與實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致，它就能在一定范圍內(nèi)表示所研究對(duì)象的規(guī)律．光的波粒二象性惠更斯波動(dòng)說牛頓的微粒說麥克斯韋光的電磁說愛恩斯坦光子說光本性認(rèn)識(shí)1．光子既不是經(jīng)典的波（惠更斯波），也不是經(jīng)典的粒子（牛頓彈性球）。光是客觀世界物質(zhì)形式之一。2．光的波粒二象性最好地反映了自然科學(xué)中的矛盾統(tǒng)一性，對(duì)立依存的唯物辯證思想和奇異和諧美。由此使人類對(duì)微觀世界的認(rèn)識(shí)大步向前。（１）、光波有一定的頻率和波長(zhǎng)，光子有一定的能量和動(dòng)量，是個(gè)矛盾對(duì)立的統(tǒng)一體，彼此含有對(duì)方的成份，共存于光的統(tǒng)一體中。Ｅ＝ｈυ＝ｈｃ／λ，ｐ＝ｈυ／ｃ＝ｈ／λ。光的波粒二象性總結(jié)：A光在