
【醫】 Compton absorption
health
general; universal
pause; suddenly; arrange
absorb; imbibe; soak; assimilate; draw on; drink in; sorb; suck
【化】 absorption
【醫】 absorb; absorption; resorb; resorption; rhoebdesis
【經】 absorption; assimilation
康普頓吸收(Compton absorption)是量子力學中描述X射線或伽馬射線與帶電粒子(主要是電子)相互作用的重要現象。該術語源于美國物理學家阿瑟·康普頓1923年發現的康普頓效應,其實質是光子與自由電子或弱束縛電子發生非彈性碰撞時,光子部分能量轉移至電子的過程。
該過程的數學表達式為: $$ lambda' - lambda = frac{h}{m_ec}(1-costheta) $$ 其中$lambda$為入射光子波長,$lambda'$為散射光子波長,$h$為普朗克常數,$m_e$為電子靜止質量,$theta$為散射角。該公式揭示了能量轉移與散射角度的定量關系。
在輻射防護領域,康普頓吸收是影響高能光子穿透物質能力的主要機制,美國國家标準與技術研究院(NIST)的輻射數據手冊顯示,該效應在0.5-5 MeV能量區間的光子與物質相互作用中占據主導地位。英國物理學會出版的《輻射物理學》指出,康普頓吸收截面與物質原子序數成反比,這解釋了為什麼低密度材料更適用于高能輻射屏蔽設計。
康普頓吸收是康普頓效應中的一個關鍵過程,具體指高能光子(如X射線或γ射線)與物質中的自由電子或弱束縛電子發生非彈性碰撞時,光子将部分能量轉移給電子,導緻電子反沖的現象。以下是詳細解釋:
物理機制
當光子與電子碰撞時,遵循能量守恒和動量守恒。光子損失的能量轉化為電子的動能,電子獲得能量後脫離原子束縛,形成反沖電子。剩餘能量的光子則以散射光子的形式改變傳播方向。這一過程由物理學家阿瑟·康普頓在1923年通過實驗證實,并于1932年完善理論預言。
與康普頓效應的關系
康普頓吸收是康普頓效應的一部分,後者包含光子能量轉移(吸收)和散射兩個結果。例如,若入射光子能量為$E_gamma$,碰撞後光子能量降低為$E'_gamma$,電子動能則為$E_e = E_gamma - E'_gamma$,具體公式為:
$$
lambda' - lambda = frac{h}{m_e c}(1 - costheta)
$$
其中$lambda$和$lambda'$分别為碰撞前後光子的波長,$theta$為散射角。
與其他效應的區别
應用領域
該現象在醫學影像(如CT成像)、材料分析及高能物理實驗中均有重要應用,用于探測物質内部結構或粒子能量分布。
如需進一步了解康普頓效應的實驗細節或公式推導,可參考百度文庫的高權威性資料。
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