康普頓邊

簡介

在康普頓散射過程，入射光子與材料的電子碰撞。能量交換的量因角度而變化，由下式給出：

或者

其中，E是入射的光子的能量，E'是傳出光子，從而逸出的材料的能量，m是電子的質量。c是光的速度。

能量轉移到材料的量與偏轉角而變化，角度接近0度時，沒有能量的轉移。當角度接近180度得到最大能量轉移：

可見為最大能量，不可能有更高的能量通過這個過程進行傳遞。康普頓邊緣因而得名。

康普頓散射

康普頓效應首先在1923年由美國華盛頓大學物理學家康普頓觀察到，並在隨後的幾年間由他的研究生吳有訓進一步證實。康普頓因發現此效應而獲得1927年的諾貝爾物理學獎。

這個效應反映出光不僅僅具有波動性。此前湯姆孫散射的經典波動理論並不能解釋此處波長偏移的成因，必須引入光的粒子性。這一實驗說服了當時很多物理學家相信，光在某種情況下表現出粒子性，光束類似一串粒子流，而該粒子流的能量與光頻率成正比。

在引入光子概念之後，康普頓散射可以得到如下解釋：電子與光子發生彈性碰撞，電子獲得光子的一部分能量而反彈，失去部分能量的光子則從另一方向飛出，整個過程中總動量守恆，如果光子的剩餘能量足夠多的話，還會發生第二次甚至第三次彈性碰撞。

康普頓散射可以在任何物質中發生。當光子從光子源發出，射入散射物質（一般指金屬）時，主要是與電子發生作用。如果光子的能量相當低（與電子束縛能同數量級），則主要產生光電效應，原子吸收光子而產生電離。如果光子的能量相當大（遠超過電子的束縛能）時，則我們可以認為光子對自由電子發生散射，而產生康普頓效應。如果光子能量極其大（>1.022百萬電子伏特）則足以轟擊原子核而生成一對粒子：電子和正電子，這個現象被稱為成對產生。

由於光子具有波粒二象性，因此，應該可以用波動理論詮釋這效應。埃爾溫·薛丁格於1927年給出半經典理論。這理論是用經典電動力學來描述光子，用量子力學來描述電子。