康普顿散射中,波长λ和λ′的两条谱线强度随原子序数消长的原因是什么?

来源:百度知道 编辑:UC知道 时间:2024/09/21 05:37:04
康普顿散射中,波长λ和λ′的两条谱线强度随原子序数消长的原因是什么?
原波长λ谱线的强度随散射物质原子序数的增加而增加,波长λ′的谱线强度随原子序数的增加而减小

说康氏效应,那么就无可避免地要说到光电效应和电子对效应。我截了个图在下边,你参看一下。

康普顿效应:对于光子能量比较高的γ射线,它们能够忽略原子核对核外电子的束缚作用而把它们视为“自由电子”,γ射线可与这些电子发生弹性碰撞,把自身的一部分能量传递给这些电子后被反弹回来成为散射光子。这个过程就是康普顿效应,由此射出的电子被称为康普顿电子。实验发现:康普顿电子的出射角度被限制在0°~90°的范围之内,散射光子的出射角则是在0°~180°之间变化,这点充分说明了康普顿效应的弹性碰撞机制。 

由此,我们可以看出:当核电荷数增加,核对外层电子的引力增强,光子发生光电效应的几率增加,康氏散射的截面(核物理词汇,你可以直接把它理解为反应几率)变小了。简单的说,就是光子与电子在核电荷数增加的时候,相同条件下发生非弹性碰撞的几率增加! 

说到这里,我们就可以换个说法了: 

既然随着原子序数(核电荷数)的增加,相同能量的光子(即波长相同)发生康普顿散射的几率减小了,也就是说谱线的强度就减小了。谱线的强度相当于是光线的强度,发生康氏散射的几率减小后,出射的康普顿电子以及散射光线的“个数”都会减小,……如果用高纯锗探测器进行对比探测的话,你就会发现康普顿散射的那些计数逐渐向光电效应全能峰那边偏移。 

为什么说你第一句话是错的呢?因为入射光波长只决定于你选取的哪种频率的光,而不决定于康普顿散射的介质原子核。试想,假设你用的是产生紫外光的激光仪,激光仪发出的紫外线频率一定(也就是波长一定),用这束光去与介质原子核发生康氏散射,你认为这束光在与介质原子核接触之前频率会变么?——显然不会!变了的话那就是散射光了,康氏散射之后,散射光与入射光比起来频率下降,波长变长,如果你用的是紫外线,那么很可能在散射之后你能看到蓝紫色的光出射。 

【附】 

光电效应:介质原子作为一个整体与电磁波发生电磁相互作用,结果是吸收一个光子,并将此γ光子的全部能量传递给一个束缚电子,该电子由此摆脱原子核对它的束缚作用而成为自由电子被发射出来,这个电子叫做光电子,这个作用过程被称为光电效应。通过实验观察我们发现:光电子的出射方向与光子入射方向并不处在一条直线上,由此,我们