关于康普顿效应

1．康普顿效应表现为：

当一束波长为λ0的X射线(或伽马射线)入射到散射物质中，出现以下现象：

(1)在散射光中除原波长的谱线外还出现波长λ＞λ0的谱线。

(2)波长差Δλ＝λ－λ0随散射角θ（散射光与入射光间的夹角）的增加而增加；散射光中波长为λ的谱线强度随θ的增加而增强。

(3)同一元素的散射物质，同一散射角时的波长差Δλ均相同；而波长为λ的谱线强度随散射元素的原子序数的增加而减弱。

以上现象用经典的波动理论不能解释。

2．康普顿效应只能用光子概念解释。

1923年A.H.康普顿利用光子概念，即：光子作为微粒，既有运动质量、能量又有动量；散射物质中的价电子被其核束缚较弱，可近似看作是自由电子，其动能远比X光子的动能量显著地小，可近似看作是静止的；把上述散射效应看成是X(或伽马，下同)光光子与散射物质中静止自由电子作弹性碰撞，X光子与自由电子作弹性碰撞时遵守动量守恒和能量守恒定律。

电子获得光子的一部分能量而反弹，但是，都仍在散射物质中(即使有所逸出，也会被放电而再电中和)，被其核束缚，而保持散射物质为电中性(当然，这也会在散射物质的各相应原子间会有价电子的交换)。

(这些光在物质中散射的现象，显然，不同于全部光子被吸收，而射出光电子的光电效应。

金属表面在光辐照作用下发射光电子。

光波长小于某一临界值(即：极限波长)时，方能发射电子，临界值取决于金属材料，而发射电子的能量取决于光的频率而与光强度无关。

这事实也无法用光的波动性解释，也说明了光具有粒子性。)

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。

根据以上考虑可导出波长差Δλ与散射角θ间的关系为：

Δλ＝(h/(m0c))(1－cosθ)

式中h为普朗克常数；m0为电子的静质量；c为真空中的光速；

λ^c＝(h/(m0c)=2.42631×10^(-2)埃是一普适常数，称为康普顿波长。

从而，可对康普顿散射的现象作出正确的解释。

康普顿效应给光的量子性提供了有力证据。