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文檔簡介

1、伽馬射線與物質的相互作用-節選自原子核物理實驗方法本節課程提綱 1.伽馬射線與物質作用一般特性（了解） 2.光電效應（掌握） 3.康普頓效應（掌握） 4.電子對效應（掌握） 教學內容 5.伽馬射線的吸收（理解） 教學小結1. 一般特性 伽馬射線定義 處于激發態的原子核向穩定的低能激發狀態或基態躍遷時放出的伽馬光子 與物質作用的一般特性 發生一次相互作用就導致損失其大部分或全部能量，光子要么完全消失，要么大角度散射 伽馬光子不帶電，無法使靶核電離激發 截面 表征發生相互作用的概率 大小與伽馬能量和靶核性質有關2.光電效應(1/2) 定義 光子與靶核原子所束縛的電子作用時，把全部能量轉移給某個束縛

2、電子，使之發射出去（光電子），而光子本身消失掉，并伴隨發出特征X射線或低能俄歇電子的現象。 發生條件 伽馬光子的能量必須大于電子在原子中的結合能示意圖3. 康普頓效應(1/2) 定義 入射光子與靶核原子核外電子發生非彈性碰撞，一部分能量轉移給電子，使之反沖出來（康普頓電子），而光子的運動方向和能量都發生了變化，成為散射光子的現象。 1923年康普頓發現X光與電子散射時波長會發生移動的現象，稱為康普頓效應。 外層電子可看成自由電子，該效應可認為是光子與處于靜止狀態的自由電子之間的彈性碰撞，符合相對論的能量動量守恒。入射光子與散射光子能量反沖電子能量入射光子與散射光子夾角（散射角）反沖電子的反沖角

3、3. 康普頓效應(2/2) 運動學關系 當散射角180度時，入射光子與電子對頭碰撞后，沿相反方向散射回來，而反沖電子沿入射光子方向飛出，稱為反散射。此時散射光子能量最小。 康普頓截面 與靶核原子序數成正比，但隨光子能量增加而減小。5.伽馬射線的吸收(1/2) 定義 伽馬光子與吸收物質的原子發生相互作用（前面講的三種效應）后，或者完全消失或者散射后能量改變，偏離原來入射方向，即從原來入射的伽馬束中移去。 特點 伽馬射線強度逐漸減弱，沒有射程的概念。 伽馬射線不易被吸收，穿透物質的能力比alpha，beta粒子以及帶電重離子等強。 例子-鉛對伽馬的吸收 光電效應在低能區顯著 電子對效應在高能區顯著 康普頓效應覆蓋能區最廣5.伽馬射線的吸收(2/2) 定量分析 吸收物質單位體積原子數為N，在厚度t處的伽馬射線強度為I，通過dt薄層后，強度變為I-dI,有如下關系 射線強度衰減遵循指數規律 基本概念 吸收截面 線性吸收系數 質量吸收系數 表示在單位路程上伽馬射線與物質發生相互作用的總概率 與吸收物質的密度有關 與吸收物質的密度及物理狀態無關，更方便使用教學小結 基本概念光電效應、康普頓效應、電子對效應基礎知識三大效應發生的條件、特點、變化規律重點難點伽馬射線與物質作用三大效應所涉及的物理過程截

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