第十五节  康普顿效应
 康普顿效应

康普顿效应实验介绍
在1923年5月的《物理评论》上，A.H.康普顿以《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。他写道（A.H.Compton，Phys.Rev.，21（1923）p.）：
1922～1923年康普顿研究了X射线被较轻物质(石墨、石蜡等)散射后光的成分，发现散射谱线中除了有波长与原波长相同的成分外，还有波长较长的成分。

这种散射现象称为康普顿散射或康普顿效应。康普顿将0.71埃的X光投射到石墨上，然后在不同的角度测量被石墨分子散射的X光强度。当θ=0时，只有等于入射频率的单一频率光。当θ≠0（如45°、90°、135°）时，发现存在两种频率的散射光。一种频率与入射光相同，另一种则频率比入射光低。后者随角度增加偏离增大。
“从量子论的观点看，可以假设：任一特殊的X射线量子不是被辐射器中所有电子散射，而是把它的全部能量耗于某个特殊的电子，这电子转过来又将射线向某一特殊的方向散射，这个方向与入射束成某个角度。辐射量子路径的弯折引起动量发生变化。结果，散射电子以一等于X射线动量变化的动量反冲。散射射线的能量等于入射射线的能量减去散射电子反冲的动能。由于散射射线应是一完整的量子，其频率也将和能量同比例地减小。因此，根据量子理论，我们可以期待散射射线的波长比入射射线大”，而“散射辐射的强度在原始X射线的前进方向要比反方向大，正如实验测得的那样。”
解释射线方向和强度的分布，根据能量守恒和动量守恒，考虑到相对论效应，得散射波长为：
即Δλ=λ-λ0=(2h/mc)sin^2(θ/2)
△λ为入射波长λ0与散射波长λθ之差，h为普朗克常数，c为光速m为电子的静止质量，θ为散射角。
这一简单的推理对于现代物理学家来说早已成为普通常识，可是，康普顿却是得来不易的。这类现象的研究历经了一、二十年、才在1923年由康普顿得出正确结果，而康普顿自己也走了5年的弯路，这段历史从一个侧面说明了现代物理学产生和发展的不平坦历程。
从上式可知，波长的改变决定于θ，与λ0无关，即对于某一角度，波长改变的绝对值是一定的。入射射线的波长越小，波长变化的相对值就越大。
根据道子宇宙论中的光子论和电子论，对康普顿效应实验的解释：X光子有五种类型即○1 ε+w25 +w1（波长0.01-1埃）; ○2 ε+w25 +w2（波长1-20埃）; ○3 ε+w25 +w4（波长20-40埃）; ○4 ε+w25 +w8（波长40-70埃）; ○5 ε+w25 +w1+w2（波长70-100a）;○1就是入射的X光子对，○1○2是450角散射的X光子对，○1○3是900角散射的X光子对，○1○4是1350角散射的X光子对，○1○5是1800角散射的X光子对。
康普顿效应实验选择的散射物质(石墨)最外层自由电子是n5电子，根据电子理论n5电子有五个光子轨道，5n光子轨道上就是五种X光子对之一，根据鲍里不相容原理只能容纳一对X光子。康普顿效应实验选择的射入光子是○1X光子(0.71埃)，当○1X光子射入后被电子束缚，但是又多了一对X光子，根据鲍里不相容原理5n光子轨道上只能容纳一对X光子，现在吸附进来两对X光子，就要把多余的一对X光子散射出去，就在○1○2中随机选择了一对光子，散射出一对光子，选择是瞬间完成的，○1○2的差别较小，所以○1○2选择的时间比较短，因此在450+-5左右的区域散射出了○1或○2X光子对，○1○3差别大拉一点，所以○1○3选择的时间要长一点，因此在900+-5左右的区域散射出了○1或○3X光子对，○1○4差别更大一点，所以○1○4选择的时间更长一点，因此在1350+-5左右的区域散射出了○1或○4X光子对，○1○5差别最大所以○1○5选择的时间最长，因此在1800+-5左右的区域散射出了○1或○5X光子。00是入射的○1X光子没有被电子的吸附上，直接就射出了，因此没有被散射。这就是康普顿效应实验结果为什么在450、900、1350、1350区域都是两个波长，是因为在这些区域都存在两种X光子的波长，并不是波长的改变量，每一个区域都有○1X光子的波长。
光子的散射是原子中的电子的作用产生的，没有电子的作用光子是不会发生散射的，同时散射物质中的电子也发生了微小的变化，就是电子这个微小的变化才产生了康普顿效应。
散射实验是光子引起的散射，与光子的种类有关，与元素中的电子种类有关。如果改用用○5X光子做入射光子，是做不出康普顿效应实验效果的，而是入射○5X光子，只有00左右有入射的○5X光子射出，其他个角度都没有○5X光子散射出来。
用○5X光子做入射光子做散射实验的实验结果应该是：在00左右的区域散射出○5X光子，在450+-5左右的区域散射出○4X光子，在900+-5左右的区域散射出了○3X光子，在1350+-5左右的区域散射出了○2X光子，在1800+-5左右的区域散射出了○1X光子。随角度的增大散射出光子的波长是逐渐减小的，与普顿效应实验效果相反。这个实验，可以验证道子宇宙论中的光子论和电子论是正确的。康普顿效应实验充分证明了光子论中X光子有五种的理论。
实践是检验真理的唯一标准，我设计了一套实验可以证明我的说法。
实验一
入射光：7.1X10-11的X光
散射测试角度：00、400、450、500、850、900、950、1300、1350、1400、1750、1800、1850。根据道子宇宙论的光子论和电子论，可以预见实验结果是：在850和950同样可以得到康普顿900的结果；在1300和1400同样可以得到康普顿1350的结果；在1750和1850同样可以得到康普顿1800的结果。
实验二
入射光：5X10-9的X光，散射测试角度：00、450、900、1350、1800。根据道子宇宙论的光子论和电子论，可以预见实验结果是：与康普顿效应实验完全不同是结果。
实验结果可以证明：康普顿效应的理论是错误的，同时也能证明：X光子有五种。
二、逆康普顿效应
用可见光做康普顿效应实验，根据入射光的不同可以产生三种结果：
根据光子理论可见光子分为七种即○1紫色 ε+-w27 +w1; ○2 蓝色 ε+-w27 +w2; ○3青色 ε+-w27 +w4; ○4 绿色ε+-w27 +w8; ○5 黄色ε+-w27 +w1+w2; ○6 橙色ε+-w27 +w1+w4;○7 红色ε+-w27 +w1+w8;
（1）、用○1紫色 ε+-w27 +w1做入射光，实验结果会产生完美的康普顿效应，随着角度的增大散射出的光子的波长逐渐增大。实验结果：
在00是入射的○1紫色光子没有被电子的束缚，直接就射出了；（射出紫色光）
在300+-5左右的区域散射出了○1或○2蓝色光光子；（射出紫色光和蓝色光）
在600+-5左右的区域散射出了○1或○3青色光子；（射出紫色光和青色光）
在900+-5左右的区域散射出了○1或○4绿色光子，（射出紫色光和绿色光）
在1200+-5左右的区域散射出了○1或○5黄色光子。（射出紫色光和黄色光）
在1500+-5左右的区域散射出了○1或○6橙色光子。（射出紫色光和橙色光）
在1800+-5左右的区域散射出了○1或○7红色光子。（射出紫色光和红色光）
（2）、用○7 红色ε+-w27 +w1+w8做入射光，实验结果会产生逆康普顿效应，随着角度的增大散射出的光子的波长逐渐减少，并且入射的红色光被吸收。
在00是入射的○7红色光子没有被电子的束缚，直接就射出了；（射出红色光）
在300+-5左右的区域散射出了○6橙色光子；（射出橙色光）
在600+-5左右的区域散射出了○5黄色光子；（射出黄色光）
在900+-5左右的区域散射出了○4绿色光子；（射出绿色光）
在1200+-5左右的区域散射出了○3青色光子。（射出青色光）
在1500+-5左右的区域散射出了○2蓝色光子。（射出蓝色光）
在1800+-5左右的区域散射出了○1紫色光子。（射出紫色光）。
（3）、用○4绿色ε+-w27 +w8做入射光，实验结果会产生康普顿效应和逆康普顿效应并存，就是散射光的波长既有增大也有减小。900左右的区域可能会散射出三中波（黄绿青三色波）
逆康普顿效应充分证明了电子中有光子，光子是电子的组成成分，康普顿效应并不是光子和电子的碰创问题，也不是光子的能量转换问题，而是光子被电子的吸收束缚的问题，是组成电子的光子发生了转换，是电子的种类发生了变化。