康普顿效应

康普顿效应

【摘要】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（scat古代字画 tering o眉毛有痣 f light）。美国物理学家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，除了与入射波长0相同的成分外，还有波

长大于0的成分，这个现象称为康普顿效应（Compton effect）。光电效应：照

射到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出.这个现象称为光电效应

（photoelectric effect）。

【关键词】光的散射 康普顿效应 光电效应 爱因斯坦光子说 狭义相对论

遵循相对论能量——动量守恒定律

1.康普顿效应

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（scattering of light）。美国物理学家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，除了与入射波长0相同的成分外，还有波长大于0

的成分，这个现象称为康普顿效应（Compton effect）。在原子物理学中，康普顿

散射，或称康普顿效应，是指当X射线或伽马射线的光子跟物质相互作用，因

失去能量而导致波长变长的现象。相应的还存在逆康普顿效应——光子获得能量

引起波长变短，这一波长变化的幅度被称为康普顿偏移。

康普顿效应通常只指物质电子云与光子的相互作用，但还有物质原子核与光

子的相互作用——核康普顿效应存在。

康普什么是一次能源 顿效应首先在1923年由美国华盛顿大学物理学家康普顿观察到，并在

随后的几年间由他的研究生吴有训（1897-1977）进一步证实。康普顿因频繁的英文 发现此

效应而获得1927年的诺贝尔物理学奖。

光电效应：照射到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出，这个现象

称为光电效应（photoelectric effect）。

光电效应和康普顿效应深入地揭示了光的粒子性的一面，前者表明光子具有

能量，后者表明光子除了具有之外还有动量。

在引入光子概念之后，康普顿散射可以得到如下解释：电子与光子发生弹性

碰撞，电子获得光子的一部分能量而反弹，失去部分能量的光子则从另一方向飞

出，整个过程中总动量守恒。

康普顿散射可以在任何物质述职ppt免费模板 中发生.当光子从光子源发出，射入散射物质（一

般指金属）时，主要是与电子发生作用。如果光子的能量相当低（与电子束缚能

同数量级），则主要产生光电效应，原子吸收光子而产生电离.如果光子的能量相

当大（远超过电子的束缚能）时，则我们可以认为光子对自由电子发生散射，而

产生康普顿效应。如果光子能量极其大（>1.022兆电子伏特）则足以轰击原子核

而生成一对粒子：电子和正电子，这个现象被称为成对产生。

2.康普顿频移公式

康普顿本人引用爱因斯坦光子说和狭义相对论来解释这一现象，并依据能量

守恒定律和动量守恒定律推导得出散射光波长的变化值提倡的英文 △ 的公式（康普顿频移

公式）：

△=-0=hmc（1-cos）=2hmcsin22

其中△为散射光波长的变换值，0为碰撞前光子波长，为碰撞后光子波

长，h为普朗克常数， m为电子质量，c为光速，为光子散射角（碰撞前后的