族谱网 头条 人物百科

康普顿散射

2020-10-16
出处:族谱网
作者:阿族小谱
浏览:1619
转发:0
评论:0
简介康普顿效应首先在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进一步证实。康普顿因发现此效应而获得1927年的诺贝尔物理学奖。这个效应反映出光不仅仅具有波动性。此前汤姆孙散射的经典波动理论并不能解释此处波长偏移的成因,必须引入光的粒子性。这一实验说服了当时很多物理学家相信,光在某种情况下表现出粒子性,光束类似一串粒子流,而该粒子流的能量与光频率成正比。在引入光子概念之后,康普顿散射可以得到如下解释:电子与光子发生非弹性碰撞,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,如果光子的剩余能量足够多的话,还会发生第二次甚至第三次弹性碰撞。康普顿散射可以在任何物质中发生。当光子从光子源发出,进入散射物质(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...

简介

康普顿效应首先在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进一步证实。康普顿因发现此效应而获得1927年的诺贝尔物理学奖。

这个效应反映出光不仅仅具有波动性。此前汤姆孙散射的经典波动理论并不能解释此处波长偏移的成因,必须引入光的粒子性。这一实验说服了当时很多物理学家相信,光在某种情况下表现出粒子性,光束类似一串粒子流,而该粒子流的能量与光频率成正比。

在引入光子概念之后,康普顿散射可以得到如下解释:电子与光子发生非弹性碰撞,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,如果光子的剩余能量足够多的话,还会发生第二次甚至第三次弹性碰撞。

康普顿散射可以在任何物质中发生。当光子从光子源发出,进入散射物质(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(>1.022百万电子伏特)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。

由于光子具有波粒二象性,因此,应该可以用波动理论诠释这效应。埃尔温·薛定谔于1927年给出半经典理论。这理论是用经典电动力学来描述光子,用量子力学来描述电子。

康普顿频移公式

康普顿本人引用光电效应和狭义相对论来解释这一现象,并依据余弦定律推导得出康普顿频移公式

其中的符号对应如下

推导要件:

推导如下:

移项得:

也就是

应用

康普顿散射

康普顿效应对放射生物学十分重要,由于它是高能量X射线与生物中的原子核间,最有可能发生的相互作用,因此亦被应用于放射疗法。

材料物理中,康普顿效应可以用于探测物质中的电子波函数。

康普顿效应也是伽马射线光谱学中的重要效应,它是导致(光谱图表上)康普顿边缘的原因,因为伽马射线有可能被散射出所用的探测器以外。康普顿抑压法(用较廉价的探测器去包围较高价的主探测器)被用于探测走散的散射伽马射线而抵消此作用带来的影响。

逆康普顿散射

逆康普顿散射在天体物理学上有重要意义。在X射线天文学中,黑洞周围的吸积盘被认为会产生热辐射。此辐射所产生的低能光子会与黑洞的晕中的相对论性电子发生逆康普顿散射,从而获得能量。此现象被视为是吸积黑洞的X射线光谱(0.2-10千电子伏)中幂次项的成因。

当宇宙微波背景辐射穿过星系团周围的热气体时,逆康普顿效应亦能被观测到。宇宙微波背景辐射的光子被气体中的电子散射到更高的能量去,即所观测到的苏尼亚耶夫-泽尔多维奇效应。

参见

康普顿波长

汤姆孙散射

克莱因-仁科公式

光电效应

电子对生成

彼得·德拜

沃尔法·博特

圣路易斯华盛顿大学(发现地)


免责声明:以上内容版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。感谢每一位辛勤著写的作者,感谢每一位的分享。

——— 没有了 ———
编辑:阿族小谱
发表评论
写好了,提交
{{item.label}}
{{commentTotal}}条评论
{{item.userName}}
发布时间:{{item.time}}
{{item.content}}
回复
举报
点击加载更多
打赏作者
“感谢您的打赏,我会更努力的创作”
— 请选择您要打赏的金额 —
{{item.label}}
{{item.label}}
打赏成功!
“感谢您的打赏,我会更努力的创作”
返回

更多文章

更多精彩文章
打赏
私信

推荐阅读

· 康普顿波长
简介在考虑到量子力学与狭义相对论为前提下,康普顿波长被认为是测量粒子位置的基本限制。其大小取决于该粒子的质量m{\displaystylem\}。现举一例子说明这个,设用反射回来的光去量度粒子的位置──但要准确地量度位置需要波长短的光。波长短的光是由高能量光子所组成的。若这些光子的能量超过mc2{\displaystylemc^{2}\},当击中被量度位置的粒子时,其撞击所产生的能量可能会足够产生同类型的粒子。这使得粒子的原位置这个问题变得毫无意义。此论点同时亦表明了康普顿波长是量子场论──可用于描述粒子的生成或湮灭──需要被重视的长度上限。我们可以用以下方法将上述论点变得更精确一点。设要量度粒子的位置至一准确度△x。则其位置及动量的不确定性关系式为ΔΔ-->xΔΔ-->p≥≥-->ℏℏ-->/2{\displaystyle\Deltax\,\Deltap\geq\...
· 第一代维明顿伯爵斯宾塞·康普顿
早年生涯第三代诺坦普敦伯爵康普顿(3rdEarlofNorthhampton)的三子,受教于圣保罗学校(StPaul"sSchool)与牛津圣三一学院(TrinityCollege,Oxford),后来,进入律师学院中殿(MiddleTemple)。在1698年,他到萨福克郡艾(Eye)选区参选下议院议员成功。虽然,他的家人都是托利党,但是,他选择了加入辉格党,与他的兄弟第四代诺坦普敦伯爵(4thEarlofNorthhampton)对立。很快,他在议会中显得突出,并开始了与罗伯特·沃波尔的合作,他们的合作维持了超过四十年。政治生涯在1707年,他获委任为退休金主计长(PaymasterofPensions),这个职位他担任了六年。在1710年,因为与金主康沃利斯勋爵(LordCornwallis)政见不合,他退出议会,并试图在当时的保守党政府中取得一个职位。出于继续对康普顿家族的支持的原...
· 北安普顿
外部链接北安普顿政府网站
· 散射
单散射和多重散射假若辐射只被一个局部性散射体散射,则称此为单散射。假若许多散射体集中在一起,辐射可能会被散射很多次,称此为多重散射。单散射可以被视为一个随机现象;而多重散射通常是比较命定性的。这是两种散射的主要不同点。由于单独的散射体的位置,相对于辐射路径,通常不会明确的知道。所以,散射结果强烈地依赖于入射轨道参数。对于观测者,散射结果显得相当的随机。移动电子朝着原子核碰撞是一个标准案例。由于不确定性原理,相对于电子的入射路径,原子的确定位置是个未知数,无法准确地测量出来,碰撞后,电子的散射行为是随机的。所以,单散射时常用概率分布来描述在多重散射过程里,经过众多的散射事件,散射作用的随机性很容易会因为平均化而被凐灭不见,辐射的最终路径会显示为强度的命定性(deterministic)分布。光束穿过浓厚大雾是一个标准案例。多重散射可以与扩散类比。在许多状况,两个术语可以替代使用。用来制造多重...
· 邓普顿奖
获奖人士参见阿斯图里亚斯亲王奖高松宫殿下纪念世界文化奖克鲁格奖京都奖郝尔拜奖

关于我们

关注族谱网 微信公众号,每日及时查看相关推荐,订阅互动等。

APP下载

下载族谱APP 微信公众号,每日及时查看
扫一扫添加客服微信