发现的背景 人物介绍 发现的过程 发现的突破点 对科学史的影响 趣闻轶事

1919年，康普顿进入英国剑桥大学卡文迪什实验室学习。这时正好卢瑟福从曼彻斯特转到剑桥，接替J.J.汤姆生当卡文迪什实验室教授。康普顿和J.J.汤姆生与卢瑟福建立了真诚友谊， 图9.2 康普顿自制的X射线管 从他们那里得到了很多帮助和指导。康普顿在卡文迪什实验室主要从事g射线实验研究。他以精湛的实验技术改进了仪器设备，精确地测定了g射线的波长。确定了g射线在散射后会变得波长更长，他试图用自己的理论解释散射g射线波长变长的实验事实，却不大成功。 图9.3 康普顿的X射线散射曲线 于是他转而采用了另一种假说，他的解释是：可能发生了某种新的荧光辐射，其强度与性质均随角度变化，与散射物质无关。 　　 康普顿回到美国圣路易斯的华盛顿大学后，立即用X射线检验他在剑桥大学用g射线做的散射实验结果。他发现，晶体反射的单色X射线也能激发他所谓的荧光辐射，并且他还发现这种X辐射具有偏振性。经过多次精细的实验，康普顿得到了明确的结论，散射的波长比入射的波长更长，波长的改变量只决定于散射角（所得曲线如图9.3）。 回页首 图9.4 康普顿的X射线散射实验装置 　　 1923年5月，康普顿在《物理评论》上以“X射线受轻元素散射的量子理论”为题，发表了他所发现的效应,并用光量子假说作出解释，推出了如下方程： 　　　　　　　　　　　　　　（9－1） 其中lq与l0分别为X射线在散射后和散射前的波长，q为散射角，h为普朗克常量，m为电子静止质量，c为真空中光速。 　　 因此，散射使X射线波长增加了 　　　　　　　　Dl＝lq-l0＝(h/mc)(1-cosq)。 　　　　　（9－2） 康普顿把基本常量h，m，c的数值代入上式，即得 　　　　　　　　Dl＝lq-l0＝0.0242(1-cosq)，单位是埃格斯特朗（Å） 　　 由此可见，波长差仅与散射角度q有关，与入射射线的波长无关。 　　 他采用两个守恒条件，假设光子与电子在碰撞过程中既要遵守能量守恒，又要遵守动量守恒。从而作出了X射线散射过程中会出现量子现象的重大发现。 图9.5 康普顿正在操纵X射线光谱仪 图9.6 康普顿的X射线实验室 回页首