科学的转折：光的粒子性（共两课，第二课时）

课件17张PPT。第十七章　波粒二象性第二节 光的粒子性
（第2课时）
　1.光的散射光在介质中与物质微粒相互作用,因而传播方向发生改变,这种现象叫做光的散射2.康普顿效应 1923年康普顿在做 X 射线通过物质散射的实验时，发现散射线中除有与入射线波长相同的射线外，还有比入射线波长更长的射线，其波长的改变量与散射角有关，而与入射线波长 和散射物质都无关。一.康普顿散射的实验装置与规律：晶体 光阑探
测
器?0散射波长?康普顿正在测晶体对X 射线的散射 按经典电磁理论：
如果入射X光是某
种波长的电磁波，
散射光的波长是
不会改变的！康普顿散射曲线的特点：1.除原波长?0外出现了移向长波方向的新的散射波长? 。2.新波长? 随散射角的增大而增大。 散射中出现 ?≠?0 的现象，称为康普顿散射。波长的偏移为遇到的困难经典电磁理论在解释康普顿效应时2.无法解释波长改变和散射角的关系。根据经典电磁波理论，当电磁波通
过物质时，物质中带电粒子将作受振动，其频率等于入射光频率，所以它所发射的散射光频率应等于入射光频率.光子理论对康普顿效应的解释 康普顿效应是光子和电子作弹性碰撞的结果，具体解释如下：
1. 若光子和外层电子相碰撞，光子有部分能量传给电子,散射光子的能量减少，于是散射光的波长大于入射光的波长。 2.若光子和束缚很紧的内层电子相碰撞，光子将与整个原子交换能量,由于光子质量远小于原子质量，根据碰撞理论，碰撞前后光子能量几乎不变，波长不变。一 三.康普顿散射实验的意义1）有力地支持了爱因斯坦“光量子”假设；2）首次在实验上证实了“光子具有动量”
的假设；3）证实了在微观世界的单个碰撞事件中，
动量和能量守恒定律仍然是成立的。康普顿的成功也不是一帆风顺的，在他早期的几篇论文中，一直认为散射光频率的改变是由于“混进来了某种荧光辐射”；在计算中起先只考虑能量守恒，后来才认识到还要用动量守恒。康普顿,1927年获诺贝尔物理学奖(1892-1962)美国物理学家1925—1926年，吴有训用银的X射线(?0 =5.62nm)
为入射线, 以15种轻重不同的元素为散射物质，在同一散射角( )测量
各种波长的散射光强度，作
了大量 X 射线散射实验。四、吴有训对研究康普顿效应的贡献1923年,参加了发现康普顿效应的研究工作.对证实康普顿效应作出了
重要贡献。光子的能量和动量动量能量是描述粒子的,
频率和波长则是用来描述波的.称为电子的Compton波长只有当入射波长?0与?c可比拟时，康普顿效应才显著，因此要用X射线才能观察到康普顿散射，用可见光观察不到康普顿散射。波长的偏移只与散射角? 有关，而与散射物质种类及入射的X射线的波长?0 无关，?c = 0.0241?=2.41?10-3nm（实验值）再见