X射线的康普顿效应

X射线的康普顿效应美国物理学家康普顿(A.H.Comptor)在研究X射线与物质散射的实验里，发现散射波中含有波长增大的波，该现象就是著名的康普顿效应。康普顿指出：散射应遵从能量守恒和动量守恒定律，出射X射线波长变长证明了X射线光子带有量子化动量。康普顿效应是近代物理学的一大发现，它进一步证实了爱因斯坦的光子理论，揭示出光的二象性，从而导致了近代量子物理学的诞生和发展：另一方面康普顿效应也阐明了电磁辐射与物质相互作用的基本规律。因此，无论从理论或实验上，它都具有极其深远的意义。康普顿因此获得了1927年度诺贝尔物理学奖。【实验目的】实验研究散射X射线的能量随散射角的变化。【实验原理】1.X射线的产生和X射线能谱高速运动的电子与物质相互作用减速时，即可产生X射线。实验室X射线源一般用高速电子束激发金属靶产生的X射线，其核心部件是X射线管。本实验用的X射线管结构如图1所示，它是一个抽成高真空的石英管，其工作原理如图2所示。工作时热阴极通电加热后可发射电子，电子在高压加速作用下轰击钼阳极而产生X射线。钼靶受电子轰击的面是斜面，以利于X射线定向射出。3钼阳极X射线(0.04~10nm)冷却24散热螺纹铜块热阴极管角图1X射线管工作原理图2钼X射线管结构高速电子轰击靶材产生的X射线其能谱分连续谱和特征谱两部分，图3是钼阳极X射线管的能谱。连续谱是高速电子与靶原子发生碰撞，一般会有多次碰撞，辐射出的光子能量各不相同，形成连续谱，即轫致辐射，它是一个连续谱，且有确定的最高频率（或最小波长）。当电子的能量超过一临界值时，将会出现X射线的特征谱线，即在连续的轫致辐射光谱上添加分离的光谱线。这是因为当更高能量的电子深入到阳极原子的壳内，通过撞击将最里面轨道上的电子驱逐出来后，产生的空位由外层轨道的电子填补，并发出X射线。各外层电子跃迁到K层产生的X射线组成K线系，L层到K层的为K线，M层到K层的为K线。