什么是以及它在物理学中的作用(and how it works in physics)
康普顿效应（也称为康普顿散射）是高能光子与目标碰撞的结果，从原子或分子的外壳释放出松散束缚的电子。散射辐射经历了经典波理论无法解释的波长偏移，从而支持了爱因斯坦的光子理论。这一效应最重要的含义可能是，它表明光不能根据波动现象得到充分解释。康普顿散射是带电粒子对光的非弹性散射的一个例子。核散射也会发生，尽管康普顿效应通常指的是与电子的相互作用。
1923年，阿瑟·霍利·康普顿（Arthur Holly Compton）首次证明了这一效应（为此他获得了1927年诺贝尔物理学奖）。康普顿大学的研究生胡耀华后来证实了这种效果。
康普顿散射原理
散射如图所示。高能光子（通常是X射线或伽马射线）与目标碰撞，目标的外壳中有松散束缚的电子。入射光子具有以下能量E和线动量p：
E = hc / lambdap = E / c
光子将其部分能量以动能的形式提供给一个几乎自由的电子，正如粒子碰撞中所预期的那样。我们知道总能量和线动量必须守恒。分析光子和电子的这些能量和动量关系，最后得出三个方程：
- 能量
- x分量动量
- y分量动量
... 在四个变量中：
- φ，电子的散射角
- θ，光子的散射角
- Ee，电子的最终能量
- E'，光子的最终能量
如果我们只关心光子的能量和方向，那么电子变量可以被视为常数，这意味着可以求解方程组。通过组合这些方程并使用一些代数技巧消除变量，康普顿得出了以下方程（这些方程明显相关，因为能量和波长与光子相关）：
1 / E' - 1 / E = 1/( me c 2) * (1 - cos theta)lambda' - lambda = h/(me c) * (1 - cos theta)
值h/（me c）称为电子的康普顿波长，其值为0.002426 nm（或2.426 x 10-12 m）。当然，这不是一个实际的波长，而是波长偏移的一个比例常数。
为什么它支持光子？
该分析和推导基于粒子透视图，结果易于测试。从这个方程来看，很明显，整个位移完全可以通过光子散射的角度来测量。等式右侧的所有其他内容都是常数。实验表明，情况确实如此，这为光子对光的解释提供了很大的支持。
安妮·玛丽·赫尔曼斯汀博士编辑。
- 发表于 2021-09-25 18:14
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- 分类：物理
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