琚偉偉 崔紅玲

摘要：康普頓效應(yīng)是近代物理部分的重要內(nèi)容，在大學(xué)物理教學(xué)中對(duì)理解光的波粒二象性具有重要意義。作者在教學(xué)過程中思考通過調(diào)節(jié)康普頓效應(yīng)的散射角可以實(shí)現(xiàn)光譜的離散頻移，進(jìn)而可以獲得一系列新的具有我們所需波長(zhǎng)的單色光。

關(guān)鍵詞：大學(xué)物理教學(xué)；康普頓效應(yīng)；散射角

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2016）17-0197-02

大學(xué)物理的教學(xué)中，近代物理部分的量子力學(xué)是比較難學(xué)的，作者在教學(xué)過程中常常想如何給學(xué)生以啟發(fā)式的教學(xué)，讓學(xué)生帶著問題、帶著思考來(lái)學(xué)習(xí)。后來(lái)在講解康普頓效應(yīng)這部分內(nèi)容時(shí)啟發(fā)學(xué)生，如果通過改變康普頓效應(yīng)的散射角是否可以實(shí)現(xiàn)光譜的離散頻移，進(jìn)而獲得一系列我們所需要波長(zhǎng)的單色光。

一、理論背景

（一）愛因斯坦光量子論的提出

1905年，愛因斯坦為了解決光電效應(yīng)中遇到的困難，提出了“光量子”（light quantum）概念。愛因斯坦認(rèn)為，輻射場(chǎng)就是由光量子組成，每個(gè)光量子

稱為電子的康普頓波長(zhǎng)。

由此得出的理論結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果完全一致?？灯疹D因此證明了光子概念的正確性，也因此獲得1927年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)[1，2]。

二、改變散射角實(shí)現(xiàn)康普頓效應(yīng)中光譜的離散頻移

講課過程中讓學(xué)生思考式子（7），通過式子（7）不難看出，通過調(diào)節(jié)散射角的大小，將有一部分散射的波長(zhǎng)以原波長(zhǎng)為基底進(jìn)行離散變化，如果散射角調(diào)控得當(dāng)，我們將可以獲得不同波長(zhǎng)的單色光。進(jìn)而啟發(fā)學(xué)生思考獲得的單色光有什么實(shí)際應(yīng)用。同時(shí)提醒學(xué)生這里需要注意的是：

（1）散射光中為什么還有波長(zhǎng)不變的成分，根據(jù)之前學(xué)習(xí)的物理知識(shí)給出解釋。

（2）具體操作中盡量選擇較輕的散射物質(zhì)，這是因?yàn)閷?duì)于較輕的散射物質(zhì)，原子核對(duì)電子的束縛較弱，幾乎所有電子都處于自由狀態(tài)，因此波長(zhǎng)變大的成分相對(duì)較強(qiáng)；對(duì)于重物質(zhì)，散射光中波長(zhǎng)不變的成分將增強(qiáng)。

（3）康普頓散射只有在入射光的波長(zhǎng)與電子的康普頓波長(zhǎng)可以相比時(shí)才顯著。因此具體操作中要選擇合適的入射光。

三、結(jié)語(yǔ)

康普頓效應(yīng)是近代物理的一個(gè)很重要的內(nèi)容，在大學(xué)物理教學(xué)中對(duì)理解光的波粒二象性具有重要意義。培養(yǎng)學(xué)生的思考習(xí)慣，對(duì)現(xiàn)今工科院校大學(xué)物理的學(xué)習(xí)具有很好的促進(jìn)作用，作者根據(jù)講授大學(xué)物理的經(jīng)驗(yàn)，提出來(lái)調(diào)節(jié)康普頓效應(yīng)的散射角可以獲得不同波長(zhǎng)的單色光，進(jìn)而啟發(fā)學(xué)生思考獲得的單色光有什么實(shí)際應(yīng)用。以此起到拋磚引玉的效果，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生大學(xué)物理的學(xué)習(xí)起到很好的作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]張慶國(guó)，尤景漢，陳慶東，等.物理學(xué)教程.下冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2013：226.

[2]周世勛.量子力學(xué)教程[M].北京：高等教育出版社，1979：3.