3、保持波长不变的部分散射光的散射角为0且强度最大似乎表明：入射的X射线光量子未与散射物质发生相互作用，或与散射物无动能和动量交换（这种可能性应该是不可能出现的。因为光量子不可能不与散射物质中的电子或原子核发生碰撞而毫无损伤地穿过散射物质）。此种现象应该是与常规的光学中的折射/透射光规律基本相同：光进入介质后为折射光，再从介质的另一侧出来则为透射光。此过程中，光会被介质界面反射/散射、折射/透射或转换/热辐射，通过介质内部的光速会发生明显变化，从介质的另一侧出来成为透射光时，速度又会恢复到介质外的速度。此过程中，光会与光路上的所有原子发生相互作用而不是不发生相互作用。也就是说：透过散射物质的X射线并非进入散射物质时的X射线，而是经散射物质改变而形成的次生的透射X射线。由此可见，上节第3款解释未发生波长变化部分的X射线是由于与原子内层电子相互碰撞但基本不改变动能的说法是相矛盾的。因为如果是与内层电子发生准弹性碰撞的话，则X射线应该被反射回来，其散射角应该为180度才对！

4、正反射（散射角为180度）的波长变化最大说明：按照光量子的说法，X射线不是与原子发生了完全弹性碰撞而被弹回来的光量子，而是与原子发生了非完全弹性碰撞并失去了部分动能才降低频率的。这个过程中，散射物质中的原子应该获得了光量子的部分动能而沿X射线方向运动。由此可见，上节第3款解释“与原子内层电子相互碰撞但基本不改变动能”的说法是相矛盾的。

5、散射物质的原子量与散射强度成反相关，而不影响散射频率变化规律说明：一方面散射只是由原子中的部分电子与X射线间的相互碰撞，并不是与原子整体发生碰撞，也没有与多个电子发生碰撞（这显然是不可能的。因为如果是光量子与电子发生相互作用，光量子不可能只与一个电子发生相互作用）；另一方向散射物质原子中的电子数量的增加不仅能提高光量子与电子的碰撞几率，反而减少了碰撞次数（这是光量子解释康普顿效应的巨大障碍）。而用X射线为变化的电磁场使散射物质产生次生的X射线就较好理解了。相同散射角上的散射X射线是由多个不同空间位置上的电子产生的次生X射线的矢量叠加且因相位不同而出现相互抵消而出现强度降低现象。因此，与光量子与电子相互碰撞而产生散射的规律是完全不同的：当光量子密度相同时，散射物质中的电子数量越多、密度越大时，被散射的光量子数量也越多才对，不应该反而变少！

三、康普顿效应机理分析

康普顿效应应该是由X射线使散射物质中原子中的电子发生运动状态的改变而产生的次生的反射/散射X射线。由于原子中的电子本身并非静止或匀速直接运动，而是在以较高的速度围绕原子核运动着。因此，当X射线照片到散射物质时，位于不同运动状态中的电子与X射线相互作用的结果会有所不同，其产生的次生X射线的性质自然也就不会相同。当X射线方向与电子运动方向一致时，一方面X射线会使电子加速前进而增加X射线一个周期开始与结束时电子沿X射线运动方向的位移量。另一方面，X射线会使原子核朝相反的方向运动但一个周期内的位移量会比较小而已。此时反射回去的X射线的频率会降低（相当于多普勒效应中的红移），因此，散射角为180度时的散射频率降幅最大；而与X射线方向不一致的朝其他方向的运动电子受到X射线作用而在一个周期内的位移量则呈余弦函数关系，即为与X射线与电子运动方向间的夹角θ的余弦cosθ正相关，θ值越大，位移量越小，其反射出去的次生X射线的频率变化也就越小。

下图4很好的诠释了电子运动时产生的次生X射线不同方位上的波长变化规律：沿电子运动方向的次生X射线的频率会上升，而沿电子运动反方向的次生X射线的频率会降低。

另一方面，从上图4还可进一步得出：康普顿效应很可能是因为X射线使散射物质内部的电子同时朝X射线方向移动，并在一个周期内移动的距离基本相等。因此，散射物质被X射线沿其运动方向极化为时变电偶极子。由此导致时变电偶极子产生了次生的X射线。虽然图中各个方向上的次生X射线的波长与康普顿散射公式描述的规律存在一定差异，主要是右侧的波长大于入射波的波长。但考虑到进入散射物质内部后，X射线的运动速度会下降，因此波长的减少与波带的降低基本成比例，以使频率基本不变。而从散射物质另一侧透射出来后，因速度又恢复到了散射物质外部的速度，波长自然也就会增大并与康普顿散射公式所描述的一致。因此，实测到的波长应该与入射波的波长差异就会减少。这也完全符合在介质内部的光速低于介质外部的客观规律。

文章来源：《原子核物理评论》 网址: http://www.yzhwlpl.cn/zonghexinwen/2021/0917/631.html

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