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1923年康普顿(A.H.Compton)研究了X射线经物质散射的实验,进一步证实了爱因斯坦的光子概念。图13-11是康普顿实验装置的示意图。X射线源发射一束波长为 的X射线,并投射到一块石墨上,经石墨散 射后,散射束穿过光阑,其波长及相对强度可以由晶体和探测器所组成的摄谱仪来测定,改变散射角,进行同样的测量。康普顿发现,在散射光谱中除有与入射线波长 相同的射线外,同时还有波长 的射线。这种改变波长的散射称为 康普顿效应 。康普顿因发现此效应而获得1927年诺贝尔物理学奖。1926年,我国物理学家吴有训对不同的散射物质进行了研究。实验结果指出:
(1)波长的偏移 随散射角 (散射线与入射线之间的夹角)而异;当散射角增大时,波长的偏移也随之增加,而且随着散射角的增大,原波长的谱线强度减小,而新波长的谱线强度增大(图13-12)。
(2) 在同一散射角下,对于所有散射物质,波长的偏移 都相同,但原波长的谱线强度随散射物质的原子序数的增大而增加,新波长的谱线强度随之减小(图13-13)。
图13-11 康普顿的实验装置 式中 叫做 康普顿波长 。上式说明了波长的偏移 与散射物质以及入射光的波长无关,仅决定于散射方向,当散射角 增大时, 也将随之增大,由式(13-18)计算的理论值与实验结果很好符合。