Question

电子对效应的康普顿散射与光电效应不同

Answer 1

康普顿散射与光电效应不同。光电效应中光子本身消失，能量完全转移给电子；康普顿散射中光子只是损失掉一部分能量。光电效应发生在束缚得最紧的内层电子上；康普顿散射则总是发生在束缚得最松的外层电子上。分析一下散射光子和反冲电子的能量与散射角的关系。入射光子能量为Er=hv，，动量为hv/c，碰撞后，散射光子的能量为Er=hv’，动量为hv’/c，反冲电子的动能为Ee，总能量为E，动量为P。从（2.2.8）、（2.2.9）和（2.2.10）式可以看出：
⒈当散射角θ=0°时，散射光子能量Er=Er’，达到最大值．这时反冲电子的能量Ee=0．这就是说，在这种情况下入射光子从电子近旁掠过，未受到散射，所以光子能量没有损失。
⒉当θ=180°时，入射光子与电子对心碰撞后，沿相反方向散射出来，而反冲电子沿着入射光子方向飞出，这种情况称反散射。这时散射光子能量最小，即Er’min=Er/（1+2Er/m0c2）此式可以推断出，即使入射光子的能量变化很大，反散射光子的能量都在200KeV左右。这也是能谱上容易辨认反散射峰的一个原因。发生康普顿效应时，散射光子可以向各个方向散射。对于不同方向的散射光子，其对应的反冲电子能量也不同。因而即使入射γ光子的能量是单一的，反冲电子的能量却是随散射角连续变化的。理论计算和实验都表明入射光子的康普顿反冲电子能谱。电子对效应是γ光子从原子核旁经过时，在原子核的库仑场作用下，γ光子转化为一个正电子和一个负电子的过程。根据能量守恒定律，只有当入射光子能量hv大于2m0c2，即hv>1.02MeV时，才能发生电子对效应。