当前课程知识点:量子力学(上) > 第一章 量子力学的历史渊源 > 1.1 普朗克的光量子假说 > 1.1.4 康普顿效应
那么 对于这样一个关系
有没有一个实验可以检验呢
这个实验就是
康普顿效应的实验
康普顿实验
是在1923年完成的
是观察x射线
在自由电子上的散射
这就是康普顿散射的示意图
光子沿着这个方向入射
和电子发生碰撞
假设入射光子的频率是ν
结果
光子沿着一个不同的方向
散射出去
同时电子获得
一定的反冲功能
假设散射光子的频率是ν'
实验发现
只要这个散射角θ
不等于零
散射x射线的波长
是要变长的
这里的波长就是c/ν
如果进来的波长是λ
出去的波长是λ'
那么λ'-λ
正比于一个
和散射角有关的因子
是1-cosθ
前面有一个普适常数λc
这个λc就是h/mec
me就是电子的静止质量
对于这样一个过程
经典电动力学
是怎么理解呢
按照经典电动力学的观点
光 就是电磁场的波动
一个电子
在入射光的影响之下
就会随着电磁场的波动
产生振荡
电子作为一个电荷
在它振荡的时候
又会发出自己的电磁波
这就是那个散射光
从这个角度来看
散射光的频率
应当正好等于
入射光的频率
当然
散射波的波长
也就应该等于
入射波的波长
不会发生
散射波长变长的这种现象
所以
用经典电动力学
是没有办法解释
康普顿效应的
但是
如果我们假设
这是光子和电子的碰撞过程
在这个过程当中
能量和动量是守恒的
其中
光子的能量是hν
动量是h/λ
那么
再应用能量和动量守恒
就很容易解释
上面实验结果
康普顿效应的意义
还不仅限于此
在1923年的那个时候
量子现象的很多特征
已经被人们所认识
其中一个很重要的特征
就是量子现象的几率性
这自然就提出了一个问题
象能量守恒和动量守恒
这样的基本的物理定律
也是几率性地被保持的吗
当然
对这个问题的回答
只能通过实验
而康普顿效应的实验
告诉我们
在光子和电子
相互作用的单个事件中
能量守恒和动量守恒
都是被严格遵守的
这一点对于
物理学家们认识守恒定律
具有非常重大的意义
所以 实验告诉我们
光是一种既具有波动性
又具有粒子性的物质
这称之为
光的波粒二象性
-引言
--引言
-1.1 普朗克的光量子假说
-1.2 玻尔的原子结构模型
-1.3 德布罗意的物质波假说
-第一章 量子力学的历史渊源--第1周作业
-2.1波函数
-第二章 波函数与薛定谔方程--第2周作业
-2.2 薛定谔方程
-第二章 波函数与薛定谔方程--第3周作业
-3.1一维运动问题的一般分析
-第三章 一维势场中的粒子--第4周作业
-3.2 方势阱
-3.3 δ函数势阱
-第三章 一维势场中的粒子--第5周作业
-3.4 线性谐振子
-3.5 一维散射问题
-第三章 一维势场中的粒子--第6周作业
-*3.6 δ势的穿透
-*3.7 周期性势场中的能带结构
--第三章 一维势场中的粒子--第7周作业
-4.1 算符及其运算
-第四章 力学量用算符表示--第8周作业
-4.2 厄密算符的主要性质
-第四章 力学量用算符表示--第9周作业
-4.3 动量本征函数的归一化
-4.4 角动量算符的本征值和本征态
-第四章 力学量用算符表示--第10周作业
-5.1 量子力学中的守恒量
-5.2 对称性与守恒量
-第五章 量子力学中的对称性与守恒量--第11周作业
-5.3 全同粒子系统波函数的交换对称性
-*5.4 Schrödinger图画和Heisenberg图画
-第五章 量子力学中的对称性与守恒量--第12周作业
-6.1 中心力场中粒子运动的一般性质
-*6.2 球无限深势阱
-第六章 中心力场--第13周作业
-6.3 三维各向同性谐振子
-6.4 氢原子和类氢离子
-7.1 带电粒子在电磁场中的薛定谔方程
-*7.2 朗道能级
-*7.3 阿哈罗诺夫-博姆(Aharonov-Bohm)效应