摘要 ：介绍了康普顿效应，推导 了波长偏移与散射 角关 系 公式 ，并用 Ｍ ａ ｔ ｈ ｅ ｍ ａ ｔ ｉ ｃ ａ软件画图展示 结果 ，能 直观展 示 出波 长偏移 与散 射 角之 间的 关 系． 关键词：康普顿效应；波长偏移 ；散射 角 中 图分类 号 ：０ ４ ３ ６ ． ２ 文献 标识 码 ：Ａ ｃ ｌ ｏ ｉ ：１ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ７ — ９ ８ ３ １ ． ２ ０ １ ４ ． ０ １ ． ０ １ ４
物质 进行 了研 究 ．实 验结果 为 ： （ １ ） 波 长偏 移 Ａ ２＝ 一 随散射 角 的增 加也 随之增 加 ， 而且 随着 散射 角
增加原波长的谱线强度减小 ，新波长的谱线强度增大 ；（ ２ ） 在 同一散射角下 ，对于所有散射物质 ，波长偏
移△ 都相同，但原波长 的谱线强度随散射物质的原子序数增大而增大 ， 新波长的谱线强度随之减小 ．应 用 光子概 念 ，并假 设单 个光 子 和实物 粒子 一样 ，能 与 电子等粒 子发 生 弹性 碰撞 ，康 普顿 效应 能够在 理论上 得到与实验相符合 的解释．根据光子理论 ，一个光子与散射物质中的一个 自由电子或者束缚很微弱的电子
发 生碰撞 后 ，散射 光 子将沿 某一 方 向进行 ，这 一方 向就 是康普 顿散 射 的方 向．在碰 撞过 程 中 ，一个 自由电
子吸收一个入射光子能量后 ，发射一个散射光子 ，当光子向某一方 向散射时，电子收到反冲而获得一定的
动 量 和能量 ． 整个 碰撞 过程 中动量 守恒 ，能量 守恒 ． 因此 ，散 射光 子 的能量 比入 射 光子 低． 由于 光子 能 量 占＝ｈ ｖ，所 以散 射 光频率 比人射 光频 率小 ，即散射 光波 长 ＞ ．在本 文 中应用 能量 守恒 定律 和动 量守 恒 定律 推导 了波 长偏 移公式 ．
ｌ ｅ ｎ ｔｈ ｇ ｓ ｈ ｉ ｆ ｔ ａ ｎ ｄ ｓ ｃ ａ ｔ ｔ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｇ ｌ ｅ ｗａ ｓ ｅ ｘ ｈ ｉ ｂ ｉ ｔ ｅ ｄ ｃ ｌ ｅ ａ ｒ ｌ ｙ ． Ｋ ｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ： Ｃｏ ｍｐ ｔ ｏ ｎ ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ； ｗａ ｖ ｅ ｌ ｅ ｎ ｔｈ ｇ ｓ ｈ ｉ ｔ； ｓ ｆ ｃ ａ ｔ ｔ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｇ ｌ ｅ
Ｊ ａ ｎ ． ２ ０１ ４
文章 编 号 ：１ ０ ０ ７ — ９ ８ ３ １（ ２ ０ １ ４）０ １ — ０ ０ ４ ７ — ０ ３
康普顿效应推导过程探讨
公丕锋 ，尹新 国 ，路 洪艳 ，刘 晓华 ，李瑞
（ １ ．淮北 师范 大学 物 理 与电子信 息 学 院 ，安 徽 淮北 ２ ３ ５ ０ ０ ０ ；２ ． 齐 齐哈 尔大 学 理学 院 ，黑龙 江 齐齐 哈尔 １ ６ １ ０ ０ ６）
Ｔｈ ｅ ｄ ｉ ｓ ｃ ｕ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈｅ ｄ ｅ ｒ ｉ ｖ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｃｏ ｍｐ ｔ ｏ ｎ ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ
ＧＯＮＧ Ｐｉ — ｆ ｅ ｎ ｇ ， ＹＩ Ｎ Ｘｉ ｎ — ｇ ｕ ｏ ， ＬＵ Ｈｏ ｎ ｇ — ｙ ａ ｎ ， ＬＩ Ｕ Ｘｉ ａ ｏ — ｈｕ ａ ２ Ｌ Ｉ Ｒｕ ｉ
２ ． Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ，Ｑ ｉ ｑ ｉ ｈ ａ ｒ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ，Ｑ ｉ ｑ ｉ ｈ ａ ｒ １ ６ １ ０ ０ ６ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｉ ｎ ｔ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｅ ｄ ｔ ｈ ｅ Ｃ ｏ ｍｐ ｔ ｏ ｎ ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ａ ｎ ｄ ｄ ｅ ｒ ｉ ｖ ｅ ｄ ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｂ ｅ ｔ ｗ ｅ ｅ ｎ ｗ ａ ｖ ｅ ｌ ｅ ｎ ｇ ｔ ｈ ｓ ｈ ｉ ｔ ｆ ａ ｎ ｄ ｓ ｃ ａ ｔ ｔ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｇ ｌ ｅ ． Ｔ ｈ ｅ
第３ ４卷 第 １ 期
２ ０ １ ４ 年 １ 月
高 师 理 科 学 刊
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ｏ ｆ Ｔｅ ａ ｃ ｈ ｅ ｒ ｓ Ｃｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ ａ ｎ ｄ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ
Ｖｏ １ ． ３ ４ Ｎｏ ． １
，
（ １ ． Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｐ ｈ ｙ ｓ ｉ ｃ ｓ ａ ｎ ｄ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ Ｉ ｎ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ ，Ｈ ｕ ａ ｉ ｂ ｅ ｉ Ｎ ｏ ｍａ ｒ ｌ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ，Ｈ ｕ ａ ｉ ｂ ｅ ｉ ２ ３ ５ ０ ０ ０ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ；
ｒ ｅ ｓ ｕ ｈｓ ａ ｒ ｅ ｄ ｉ ａ ｐｌ ａ ｙ ｅ ｄ ｔ ｈ ｒ ｏ ｕ ｇ ｈ ｄ ｒ ａ ｗｉ ｎｇ ｇ ｒ ａ ｐｈ ｏ ｆ ｆ ｕ ｎｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｂ ｙ Ｍａ ｔ ｈ ｅ ｍａ ｔ ｉ ｃ ａ ｓ ｏ ｆ ｔ ｗａ ｒ ｅ ． Ｔｈ ｅ ｒ ｅ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｈ ｉ ｐ ｂ ｅ ｔ ｗｅ康普顿研究了 ｘ 射线经过物质散射 的实验 ，进一 步证实了爱因斯坦的光子概 念． 国内外很多著名实验室相继开展了康普顿散射 ｘ射线光源的实验研究 ． ｘ射线源发射一束波长为 的 ｘ射 线 ，并投射 到 一块石 墨 上面 ，经 过石 墨散 射 以后 ，散 射光 束穿 过光 阑 ，其波 长与 相对 强度可 以 由摄 谱仪来测定．改变散射角进行 同样的测量发现，在散射光谱 中除有波长 的射线外 ，同时还有波长 ＞ 的射线．这种改变波长的散射就是所谓的康普顿效应ｐ ．１ ９ ２ ６年 ，中国实验物理学家吴有训对不同的散射