康普顿效应及其解释VIP免费

第二章第三节学之窗师之说考之向知识点梦之旅考向一考向二第三节康普顿效应及其解释1．用X射线照射物体时，一部分散射出来的X射线的波长会，这个现象称为康普顿效应。2．按照经典电磁理论，散射前后光的频率，因而散射光的波长与入射光的波长，不应该出现波长的散射光。3．光子不仅具有能量，其表达式为，还具有，其表达式为。变长不变相等变长ε＝hν动量p＝hλ4．一个光子与静止的电子(电子的速度相对光速而言可以忽略不计)发生弹性碰撞，光子把部分能量转移给了电子，能量由hν减小为hν′，因此频率，波长，同时光子还使电子获得一定的。5．X射线的光子与晶体中的电子碰撞时要遵守定律和定律。减小增大动量能量守恒动量守恒1．康普顿效应现象用X射线照射物体时，散射出来的X射线的波长会变长的现象称为康普顿效应。2．康普顿效应的经典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。对康普顿效应的理解3．康普顿效应的光子理论解释X射线为一些ε＝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，散射的光子能量减少，频率减小，波长变长。(1)光的散射是光在介质中与物质微粒的相互作用，使光的传播方向发生改变的现象。(2)散射光中也有与入射光有相同波长的射线，这是由于光子与原子碰撞，原子质量很大，光子碰撞后，能量不变，故散射光频率不变。科学研究证明，光子有能量也有动量，当光子与电子碰撞时，光子的一些能量转移给了电子。假设光子与电子碰撞前的波长为λ，碰撞后的波长为λ′，则碰撞过程中()A．能量守恒，动量守恒，且λ＝λ′B．能量不守恒，动量不守恒，且λ＝λ′C．能量守恒，动量守恒，且λ<λ′D．能量守恒，动量守恒，且λ>λ′解析：能量守恒和动量守恒是自然界的普遍规律，适用于宏观世界也适用于微观世界。光子与电子碰撞时遵循这两个守恒定律。光子与电子碰撞前光子的能量ε＝hν＝hcλ，当光子与电子碰撞时，光子的一些能量转移给了电子，光子的能量ε′＝hν′＝hcλ′，由ε>ε′，可知λ<λ′，选项C正确。答案：C[例1]频率为ν的光子，具有的能量为hν，将这个光子打在处于静止状态的电子上，光子将偏离原来的运动方向，这种现象称为光的散射。散射后的光子()A．虽改变原来的运动方向，但频率保持不变B．光子将从电子处获得能量，因而频率将增大C．散射后的光子运动方向将与电子运动方向在一条直线上，但方向相反D．由于电子受到碰撞，散射后的光子频率低于入射光的频率康普顿效应[答案]D[解析]能量守恒和动量守恒是自然界的普遍规律，不仅适用于宏观世界也适用于微观世界。由于碰撞后光子偏离原来的运动方向，根据动量守恒可得散射后光子运动方向与电子运动方向一定不在同一直线上，选项C错。碰撞过程中光子把一部分能量转移给了电子，光子能量减小，由光子能量公式ε＝hν可知，光子频率减小，故选项A、B错D对。根据光子理论运用能量守恒和动量守恒解释康普顿效应。理论与实验符合得很好，不仅有力的验证了光子理论，而且也证实了微观领域的现象也严格遵循能量守恒和动量守恒。对康普顿现象的理解，可以类比实物粒子的弹性碰撞，在散射过程中要遵守动量守恒和能量守恒。[例2]若一个光子的能量等于一个电子的静能量，试问该光子的动量和波长是多少？在电磁波谱中它属于何种射线？光子的动量[解析]由题意知光子的动量p＝mc＝0.91×10－30×3×108kg·m·s－1＝2.73×10－22kg·m·s－1。光子的波长λ＝hp＝6.63×10－34J·s2.73×10－22kg·m·s－1＝0.0024nm因电磁波谱中γ射线的波长在1nm以下，所以该光子在电磁波谱中属于γ射线。[答案]2.73×10－22kg·m/s0.0024nmγ射线(1)光子不仅具有能量，也具有动量，其表达式分别为ε＝hν，p＝hλ。(2)光子动量p＝hλ的理解：由质能方程ε＝mc2和ε＝hν可得光子质量m＝hνc2，故由动量的定义式p＝mc＝hνc2·c＝hνc＝hλ。求波长为0.35nm的X射线光子的能量和动量大小。(已知h＝6.63×10－34J·s)解析：波长为0.35nm的X射线光子的能量为ε＝hν＝hcλ＝6.63×10...