“李,我想让你看看我的论文。”
亚瑟·康普顿打开公文包,取出一沓手稿。
李康平接过手稿快速阅读。
亚瑟·康普顿的这篇论文名为《X射线受轻元素散射的量子理论》。
“从量子理论的观点看,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的减小。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。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。实验设计及实验结果如下……”
康普顿在论文里画出了实验设计图,并罗列了主要的实验数据。
李康平一边看论文一边说:“亚瑟,你的实验看上去不错。”
康普顿解释道:“我特制了一台X射线分光仪,X射线管也是我自己设计和吹制的。管子的靶和石墨散射器靠的很近,测量用的可调象限静电计是我和卡尔一起改装的,这些措施大大提高了X射线散射实验的检测灵敏度,所以我得到了这组实验数据。”
亚瑟·康普顿提到的卡尔是他的哥哥卡尔·康普顿,看起来亲兄弟一同上阵了。
“美妙的实验,相当美妙。”
李康平称赞道,遂继续读论文。
“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:Δλ=(2h/mc)sin^2(1/2θ)。其中Δλ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。”
“李于1921年2月在《物理评论》上发表了《黑体辐射和光量子》,他在文中指出:从光量子理论的观点来看,干涉现象可以与光原子的集合联系起来,这些光原子不是相互独立的,而是相干的。”
“我认为李的观点应该是成立的。并且,我观察到波长变动可以借助于光量子理论,且通过守恒定律来解释:这种密切的数字符合似乎意味着,我们应该把散射过程看成一种量子现象,而非经典定律。”
亚瑟·康普顿写文的口吻比较温和,他频繁使用“应该”、“似乎”、“可能”、“或许可以期待”等字眼。
李康平看懂了,这篇《X射线受轻元素散射的量子理论》其实就是康普顿效应。
康普顿效应----量子力学永远的神之一。
物质波-----量子力学另一个永远
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