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：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：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、帶著思考來學(xué)習(xí)。后來在講解康普頓效應(yīng)這部分內(nèi)容時啟發(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現(xiàn)光譜的離散頻移，進(jìn)而獲得一系列我們所需要波長的單色光。

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，輻射場就是由光量子組成，每個光量子

稱為電子的康普頓波長。

由此得出的理論結(jié)果和實驗結(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[1，2]。

二、改變散射角實現(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以原波長為基底進(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際應(yīng)用。同時提醒學(xué)生這里需要注意的是：

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

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

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

三、結(jié)語

康普頓效應(yīng)是近代物理的一個很重要的內(nèi)容，在大學(xué)物理教學(xué)中對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，提出來調(diào)節(jié)康普頓效應(yīng)的散射角可以獲得不同波長的單色光，進(jìn)而啟發(fā)學(xué)生思考獲得的單色光有什么實際應(yīng)用。以此起到拋磚引玉的效果，對培養(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，尤景漢，陳慶東，等.物理學(xué)教程.下冊[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.