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(共12张PPT)
康普顿散射
康普顿散射
主要内容：
1. 康普顿散射的实验规律
2. 光子理论的解释

θ
0
λ
0

探测器
0
康普顿散射的实验规律
X 光管
光阑
散射物体
(实验装置示意图)
0



0
0

0
实验结果:
1. 散射X光中两个波长,
0(原入射波长), > 0,
↑ → – 0 = ↑ 且
↑→ 0散射X光强度↓,
↑→ 散射X光强度↑
2.在相同散射角下，
不同金属,不同 0→但 相同，
原子序数↑ → 0强度↑，
原子序数↑ → 强度↓
散射角相同，散射物体不同情况下的实验结果：
入射波
散射波
（入射光的中心波长为 0 ， 散射光中频率改变部分的中心波长为 ）。
经典物理无法解释康普顿散射实验规律
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
发射
单色电磁波
θ
受迫振动v0
照射
散射物体
康普顿散射实验规律需用光子理论解释.
光子理论的解释
能量、动量守恒
入射光子与外层电子弹性碰撞
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
θ
（运算推导）
（电子的康普顿波长）
其中
X 射线光子和原子内层电子相互作用
光子质量远小于原子，碰撞时光子不损失能量，波长不变.
原子
自由电子
0
0

0
内层电子被紧束缚，光子相当于和整个原子发生碰撞.
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
(1) 波长变化
结论
(2) 强度变化
轻物质（多数电子处于弱束缚状态 ）.
结论
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
波长变化
物质 波长 0
轻物质（多数电子处于弱束缚状态 ） 弱 强
重物质（多数电子处于强束缚状态 ） 强 弱
吴有训实验结果
强度变化
例
求
(1) 散射线的波长λ; (2) 反冲电子动能; (3) 反冲电子动量.
解
(1) 散射线的波长λ:
(2) 反冲电子动能:
(3) 反冲电子的动量：
λ0 = 0.02nm 的X射线与静止的自由电子碰撞, 若从与入射线成90°的方向观察散射线。
电子自旋角动量大小
S 在外磁场方向的投影
s —自旋量子数
自旋磁量子数 ms 取值个数为
电子自旋
ms = ±1/2
2s +1= 2
则 s = 1/2 ，
电子自旋角动量在
外磁场中的取向
四个量子数
（表征电子的运动状态）
(1) 主量子数 n ( 1 , 2 , 3, …, n )
(2) 副量子数 l ( 0，1，2，… , n -1 )
(3) 磁量子数 ml ( 0，±1， ± 2，… , ± l )
(4) 自旋磁量子数 ms ( 1/2 , -1/2 )
大体上决定了电子能量
决定电子的轨道角动量大小，对能量也有稍许影响.
决定电子轨道角动量空间取向
决定电子自旋角动量空间取向.

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