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光到底去哪里了?
康普顿开始很久,也想出了很多笼统的答案,但是如果想到细节深处,就发现这个问题大有文章。
照射倒物体上的光去了哪里?一部分被反射了,一部分被吸收了。
这种吸收属于光电效应等内容。
而反射的话,问题就没有那么简单了。
1923年。康普顿将0.71埃的X光投射到石墨上,然后在不同的角度测量被石墨分子散射的X光强度。当φ=0时,只有等于入射频率的单一频率光。当φ≠0(如45°、90°、135°)时,发现存在两种频率的散射光。一种频率与入射光相同,另一种则频率比入射光低。后者随角度增加偏离增大。
康普顿觉得有趣,因为如果波长发生变化,那能量就发生了变化,当然动量也就发生的变化。而对于球的碰撞,动量在不同的角度也会变化。那反倒说明光是个粒子。
从量子论的观点看,可以假设:任一特殊的X射线量子不是被辐射器中所有电子散射,而是把它的全部能量耗于某个特殊的电子,这电子转过来又将射线向某一特殊的方向散射,这个方向与入射束成某个角度。
辐射量子路径的弯折引起动量发生变化。
结果,散射电子以等于X射线动量变化的动量反冲。
散射射线的能量等于入射射线的能量减去散射电子反冲的动能。
由于散射射线应是一完整的量子,其频率也将和能量同比例地减小。
因此,根据量子理论,我们可以期待散射射线的波长比入射射线大,而散射辐射的强度在原始X射线的前进方向要比反方向大,正如实验测得的那样。
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