什么是康普顿效应?
康普顿效应第一次从实验上证实了爱因斯坦提出的关于光子具有动量的假设。
这在物理学发展史上占有极端重要的位置。
光子在介质中和物质微粒相互作用时,可能使得光向任何方向传播,这种现象叫光的散射.
1922年,美国物理学家康普顿在研究石墨中的电子对X射线的散射时发现,有些散射波的波长比入射波的波长略大。
他认为这是光子和电子碰撞时,光子的一些能量转移给了电子,康普顿假设光子和电子、质子这样的实物粒子一样,不仅具有能量,也具有动量,碰撞过程中能量守恒,动量也守恒。
短波长电磁辐射射入物质而被散射后,在散射波中,除了原波长的波以外,还出现波长增大的波,散射物的原子序数愈大,散射波中波长增大部分的强度和原波长部分的强度之比就愈小。
按照这个思想列出方程后求出了散射前后的波长差,结果跟实验数据完全符合,这样就证实了他的假设。这种现象叫康普顿效应。
延伸阅读
康普顿效应公式怎么推导的?
(1)经典解释(电磁波的解释)单色电磁波作用于比波长尺寸小的带电粒子上时,引起受迫振动,向各方向辐射同频率的电磁波。经典理论解释频率不变的一般散射可以,但对康普顿效应不能作出合理解释! (2)光子理论解释 X射线为一些e=hν的光子,与自由电子发生完全弹性碰撞,电子获得一部分能量,散射的光子能量减小,频率减小,波长变长。
这过程设动量守恒与能量守恒仍成立,则由电子:P=m·V;E=mv^2/2(设电子开始静止,势能忽略)
光子:P=h/λ 其中(h/m·C)=2.42×10^(-12)m称为康普顿波长。
康普顿效应发生概率与光子能量成什么比,与物质原子序数成什么比?
与光子能量成正比,与原子序数成反比。 定性解释(不需要计算): 康普顿散射的意义是验证光的粒子性,所以粒子性越强的光子(能量、频率越高的),发生康普顿效应越明显。 康普顿散射实质就是光子与实物粒子的完全弹性碰撞,光子将一部分能量转移给实物粒子,从而散射光的波长发生改变。
如果粒子很重,在碰撞过程中光子就会如同镜面反射,散射光的波长不会改变;而轻粒子在碰撞过程中被明显弹开,携带走能量,散射更加明显。所以粒子越轻现象越明显。 这里其实是与原子质量成反比,大致与原子序数成反比。 如果知道散射公式,更可以直接看出: 那么就列一个两体弹性碰撞的方程,有动量守恒、能量守恒,最后能推出光波长变化-散射角公式: △λ=h/mc *(1-cosθ) m是原子质量,θ是散射角 散射角一定时,原子质量越大,光波长该变量越小,散射现象越不明显。
如果入射光波长远大于△λ,那么波长的改变十分不明显,所以入射光波长越小,散射越明显。
哪些试验可以证明光是粒子或者波呢?
1.光电效应
光照射在金属表面上发生光电效应时,表现出来的性质更接近实物粒子的性质。光电效应中,光表现为一颗一颗的光子(粒子)打在金属表面上,一份一份的能量即被电子吸收。所以说光具有粒子性。
2.康普顿效应
康普顿在研究石墨对X射线的散射时,发现在散射的X射线中,不但有波长等于原波长的射线,而且还有波长大于原波长λ0的部分,这个效应被称为康普顿效应。
而在解释这个效应时,经典的波动理论又遇到了困难,于是康普顿用光子的模型成功地解释了这种现象,他认为光子不但具有能量,还具有动量,光子的动量p=h/λ。
爱因斯坦光电效应方程
20世纪初,德国物理学家马克斯·普朗克提出了能量子的概念,但很少人接受它,但年轻的爱因斯坦注意到了能量子的意义,提出光在吸收和发射时能量是一份一份的,光本身也是由一个个不可分割的能量子组成的,这些能量子叫做光子。
爱因斯坦就此提出了一个关系式:Ek=hν-W0,即爱因斯坦光电效应方程。(其中h为普朗克常量,ν为光的频率,W0为逸出功,就是电子脱离金属吸引需要做的功)它很好地解释了许多结论,为光的粒子说奠定了基础。
量子伯顿效应?
应该是康普顿效应。
康普顿效应,也译作康普顿散射,由康普顿于1923年提出,康普顿效应表明,在被散射的X射线中,除了与入射X射线有相同的波长成分外,还有波长增长的部分出现,增长的数量随散射角θ的不同而有所不同,这是经典电磁场理论无法理解的。
康普顿效应是康普顿运用量子说对经典电磁场论的完美补充,解释了经典物理学无法解释的内容。光子与电子发生非弹性碰撞,光子的一部分能量转移给电子,使电子沿与光子入射方向成Φ角飞去,称作反冲电子。光子自身能量减少,波长变长,运动方向改变,这一过程称作康普顿效应。
比较容易理解的拉曼效应的解释?
拉曼效应是指往某物质中射人频率f的单色光时,在散射光中会出现频率f之外的f±fR,f±2fR等频率的散射光,对此现象称喇曼效应。由于它是物质的分子运动与格子运动之间的能量交换所产生的。当物质吸收能量时,光的振动数变小,对此散射光称斯托克斯(stokes)线。反之,从物质得到能量,而振动数变大的散射光,则称反斯托克斯线。于是振动数的偏差FR,反映了能级,可显示物质中固有的数值。
1923年,美国物理学家康普顿在研究x射线通过实物物质发生散射的实验时,发现了一个新的现象,即散射光中除了有原波长l0的x光外,还产生了波长ll0的x光,其波长的增量随散射角的不同而变化。这种现象称为康普顿效应(comptoneffect)。
用经典电磁理论来解释康普顿效应遇到了困难。康普顿借助于爱因斯坦的光子理论,从光子与电子碰撞的角度对此实验现象进行了圆满地解释.我国物理学家吴有训也曾对康普顿散射实验作出了杰出的贡献。
对康普顿散射现象的研究经历了一、二十年才得出正确结果。
康普顿效应第一次从实验上证实了爱因斯坦提出的关于光子具有动量的假设。这在物理学发展史上占有重要的位置。光子在介质中和物质微粒相互作用时,可能使得光向任何方向传播,这种现象叫光的散射.1922年,美国物理学家康普顿在研究石墨中的电子对X射线的散射时发现,有些散射波的波长比入射波的波长略大,他认为这是光子和电子碰撞时,光子的一些能量转移给了电子,康普顿假设光子和电子、质子这样的实物粒子一样,不仅具有能量,也具有动量,碰撞过程中能量守恒,动量也守恒.按照这个思想列出方程后求出了散射前后的波长差,结果跟实验数据完全符合,这样就证实了他的假设。这种现象叫康普顿效应。
高中物理里康普顿干了什么?
1923年,美国物理学家康普顿在研究x射线通过实物物质发生散射的实验时,发现了一个新的现象,即散射光中除了有原波长λ0的x光外,还产生了波长λ>λ0 的x光,其波长的增量随散射角的不同而变化。这种现象称为康普顿效应(Compton Effect)。用经典电磁理论来解释康普顿效应时遇到了困难,康普顿借助于爱因斯坦的光子理论,从光子与电子碰撞的角度对此实验现象进行了圆满地解释。

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