X射线的康普顿效应 美国物理学家康普顿(A.H.Compton)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 2 4 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，即韧致辐射，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。X 射线的康普顿效应 美国物理学家康普顿（A. H. Compton）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。 1 散热螺纹 4 热阴极 5 管角 2 铜块 3 钼阳极 1 散热螺纹 4 热阴极 5 管角 2 铜块 3 钼阳极 图 2 钼 X 射线管结构 E1 E2 X 射线 冷却 < P K nm)10~04.0( E1 E2 X 射线 冷却 < P K nm)10~04.0( 图 1 X 射线管工作原理 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Kα线，M层到K层的为Kβ线