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康普顿-康普顿效应是指?
发布时间:2021-03-10 01:04:13 【财经资讯】 0次阅读
摘要康普顿效应是指?入射γ光子与原子中电子之间的弹性撞碰,碰撞后光子损失能量,改变其运动方向,而电子获得能量从原子中飞出去,这种现象称为康普顿效应,又称为康普顿散射
康普顿效应是指?

入射γ光子与原子中电子之间的弹性撞碰,碰撞后光子损失能量,改变其运动方向,而电子获得能量从原子中飞出去,这种现象称为康普顿效应,又称为康普顿散射。从原子中飞出去的电子称为康普顿电子。在康普顿效应中,入射γ光子并不消失,在束缚电子上,在自由电子上都可以发生。正因为信磨这样,康普顿效应在大多数情况下,在原子的外层电子上发生。
散射光子Pγ和康普顿电子Pe的能量关系如图1-2-4所示。
得到反冲电子的动能Ee:
根据式(1-2-7)和式(1-2-8)看出,散射光子和反冲核的能量均与散射角有关。
当θ=0时,光子从电子旁边掠过而未受到散射,此时能量没有损失,即v=v0,在这种情况下反冲电子动能Ee=0。
当θ=180°时,入射光子被反散射回来。这时入射光子正好与电子正碰握野,因而散射光子的能量损失最小,其值为:
当入射光子的能量hv0 >> 0.51MeV时,向后散射的γ光子的能量大约为0.25MeV。在θ=180°时,反冲电子获得的动能为最大,其值为:
康普顿效应发生在γ光子和原子中“自由电子”之间,康普顿散射截面实际上是原子中电子散射截面。整个原子的康普顿散射截面бc是原子中各个电子的康普顿散射截面的线性叠加,即бc=Zбc,e。
当入射γ光子能量很低时(hv0≈m0c2),康普顿效应的原子散射截面为:
式中 γ0——经典电子半径,2.8×10-13cm。
此时,бc仅与Ζ成正比,与γ光子能量无关。
当入射γ光子能量较高时(hv0 >> m0c2):
此时,бc与Z成正比,与γ光子能量近似成反比。
γ光子在通过单位距离物质时,其强度会变弱,通常用康普顿减弱系数μe表示。μc与吸收体的原子序数Ζ和单位体积内的原子数成正比,即与吸收体内单位体积的电子数成正比,其公式为:
式中 бc?e——每个电子的康普顿散射截面;ρ——介质密度;A——原子量;NA——阿佛加德罗常数,6.022045×1023。
当γ光子的能量hv0在0.25~2.5MeV范围内,бc?e可视为常数,而ZNAρ/ A是吸收介质单位体积中的电子数(电子密度),在一定条件下Z / A也可视为常数,故利用康普顿效应可测定介质的密度ρ。
五、电子对效应当γ光子从原子核旁边经过时,在原子核的库仑场作用下,γ光子转化为一个正电子e+和一个负电子e-,这种过程称为电子对效应。产生电子对效应有两个条件,一是必须有原子核参加;二是γ光子的能量hv。必须大于1.02MeV。入射光子的能量除一部分转变为正负电子对的静止能量(1.02MeV)外,其余的就作为它们的动能。关系式为:
电子对效应的截面бP与吸收物质原子序数Z和入射光子能量有关。在入射光子能量大于1.02MeV的任何范围内,бP与Z2 成正比。
γ光子通过单位距离的吸收滑皮斗介质时,因形成电子对效应,而导致γ射线强度减弱,用减弱系数μP表示,有经验公式:
由式(1-2-15)看出,当入射γ光子的能量hv0 < 1.02MeV,μP为负值,即根本不可能形成电子对。而当hv0 > 1.02MeV时,μP随着hv0的增加而直线上升,μP与原子序数Z2成正比关系。重核因原子序数Z大,所以在重核附近形成电子对效应的几率比在轻核附近大得多。
在康普顿散射中,若入射光子的能量等于电子的静止能,试求散射光子的最小能量及电子的最大动量

在康普顿散射中,可以想象成:一个光子从远处打落静电子上,造成光子发生散射并且电子从光子处获得动能。所以 P光子=P电子+P散射光子这个好理解。根据动量守恒,在初始光子打落电子之前后动量是守恒的,即:
而为什么角度等于180度时电子动量最大,我们可以从推导过程中看看角度是如何引入的:
在光子打落电子之前:
在光子打落电子(发生散射)之后:
(注:这里的θ是散射光子与水平方向的夹角,φ为获得动量后的电子与水平方向的夹角;2式中的减号是因为在Y方向上散射光子与电子的移动方向相反。)
由于能量守恒,系统前后总能量相等,省略掉一大堆代数过程后得出:
此时,若θ=180°,cosθ=0,因此散射光子波长有最大值,又因P=h/λ’,当散射波长有最大值时,散射光子动量P有最小值。若散射光子动量是最小值,根据动量守恒,电子从初始光子中获得的动量是最大值,因此θ=180°时,电子获得的动量有最大值。
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。
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康普顿纳米陶瓷机油的无机油行驶是什么意思啊,想表达什么?

康普顿进行“无机油行车试验”的目的并非为了证明车辆在意外缺失机油的情况下一定可以进行无机油行车,而是为了对康普顿纳米陶瓷机油的抗磨性能进行破坏性试验。
试验证明:康普顿纳米陶瓷机油产品具有极强的抗磨、修复能力。康普顿效应的解释?

康普顿效应是指在观察X射线散射时,发现除了有与入射波长相同的射线外,还有波长比入射波长更长的波长。它是由于光子与受原子束缚较弱的电子碰撞(类似完全弹性碰撞),使自己的能量传递给电子,因而波长变长。
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康普顿防冻液怎么用?

汽车防冻液不是只有在冬天才用,其实一年四季都应该使用。康普顿纳米不冻液具有极好的防冻、防沸、防锈、防垢性能;对铜、铝、铸铁等多种金属具有优异的防腐性能。
可以用可见光来作康普顿散射实验吗?为什么?

波长越短,能量越高,使电子能够跃迁,再次跃迁,放出光子,得到光电方程,但用爱因斯坦解释光子说才能解释。射线方向和强度的分布,根据能量守恒和动量守恒,考虑到相对论效应,得散射波长为:即Δλ=λ-λ0=(2h/mc)sin^2(θ/2)△λ为入射波长λ0与散射波长λ之差,h为普朗克常数,c为光速m为电子的静止质量,θ为散射角。这一简单的推理对于现代物理学家来说早已成为普通常识,可是,康普顿却是得来不易的。这类现象的研究历经了一、二十年、才在1923年由康普顿得出正确结果,而康普顿自己也走了5年的弯路,这段历史从一个侧面说明了现代物理学产生和发展的不平坦历程。从上式可知,波长的改变决定于θ,与λ0无关,即对于某一角度,波长改变的绝对值是一定的。入射射线的波长越小,波长变化的相对值就越大。所以,康普顿效应对γ射线要比X射线显著。历史正是这样,早在1904年,英国物理学家伊夫(A.S.Eve)就在研究γ射线的吸收和散射性质时,首先发现了康普顿效应的迹象。镭管发出γ射线,经散射物散射后投向静电计。在入射射线或散射射线的途中插一吸收物以检验其穿透力。伊夫发现,散射后的射线往往比入射射线要"软"些。(A.S.Eve,Phil.Mag.8(1904)p.669.)后来,γ射线的散射问题经过多人研究,英国的弗罗兰斯(D.C.H.Florance)在1910年获得了明确结论,证明散射后的二次射线决定于散射角度,与散射物的材料无关,而且散射角越大,吸收系数也越大。1913年,麦克基尔大学的格雷(J.A.Gray)又重做γ射线实验,证实了弗罗兰斯的结论并进一步精确测量了射线强度。他发现:"单色的γ射线被散射后,性质会有所变化。散射角越大,散射射线就越软。"(J.A.Gray,Phil.Mag.,26(1913)p.611.)所谓射线变软,实际上就是射线的波长变长,当时尚未判明γ射线的本质,只好根据实验现象来表示。实验事实明确地摆在物理学家面前,可就是找不到正确的解释。1919年康普顿也接触到γ散射问题。他以精确的手段测定了γ射线的波长,确定了散射后波长变长的事实。后来,他又从γ射线散射转移到X射线散射。钼的Kα线经石墨晶体散射后,用游离室进行测量不同方位的散射强度。通过康谱顿发表的部分曲线可以看出,X射线散射曲线明显地有两个峰值,其中一个波长等于原始射线的波长(不变线),另一个波长变长(变线),变线对不变线的偏离随散射角变化,散射角越大,偏离也越大。康普顿的学生,从中国赴美留学的吴有训对康普顿效应的进一步研究和检验有很大贡献,除了针对杜安的否定作了许多有说服力的实验外,还证实了康普顿效应的普遍性。他测试了多种元素对X射线的散射曲线,结果都满足康普顿的量子散射公式。康普顿和吴有训1924年发表的论文题目是:《被轻元素散射时钼Kα线的波长》。(A.H.ComptonandY.H.Woo,Proc.Nat.Acad.Sei,10(1924)p.27.)他们写道:"这张图的重要点在于:从各种材料所得之谱在性质上几乎完全一致。每种情况,不变线P都出现在与荧光MoKa线(钼的Kα谱线)相同之处,而变线的峰值,则在允许的实验误差范围内,出现在上述的波长变化量子公式所预计的位置M上。")吴有训对康普顿效应最突出的贡献在于测定了X射线散射中变线、不变线的强度比率R随散射物原子序数变化的曲线,证实并发展了康普顿的量子散射理论。爱因斯坦在肯定康普顿效应中起了特别重要的作用。前面已经提到,1916年爱因斯坦进一步发展了光量子理论。根据他的建议,玻特和盖革(Geiger)也曾试图用实验检验经典理论和光量子理论谁对谁非,但没有成功。当1923年爱因斯坦获知康普顿实验的结果之后,他热忱地宣传和赞扬康普顿的实验,多次在会议和报刊上谈到它的重要意义。爱因斯坦还提醒物理学者注意:不要仅仅看到光的粒子性,康普顿在实验中正是依靠了X射线的波动性测量其波长。他在1924年4月20日的《柏林日报》副刊上发表题为《康普顿实验》的短文,有这样一句话:"……最最重要的问题,是要考虑把投射体的性质赋予光的粒子或光量子,究竟还应当走多远。"(R.S.Shankland(ed.),ScientificPapersofA.H.Compton,Univ.ofChicagoPress,(1973))正是由于爱因斯坦等人的努力,光的波粒二象性迅速获得了广泛的承认。
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关键词:康普顿
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