[科普中国]-逆康普顿效应

简介

光子和低能电子碰撞，光子的能量减小，波长增大，称为"康普顿效应"。如果光子和运动的速度非常接近光速的高能电子相撞，光子的能量便不是减小，而是增加，波长变短，这称为"逆康普顿效应"，所产生的辐射，称为"逆康普顿辐射"。2

产生原因逆康普顿效应产生的原因是，在入射光子与一定物质中的电子发生能量交换时，入射光子既可能损失能量（表现为散射线波长大于入射线波长），也可能得到能量（表现为散射线波长小于入射线波长）。

不论是光子能量被物质中电子完全吸收而产生光电子的光电效应,还是获得光户部分能量而产生反冲电子的康普顿散射,都是光子与物质中束缚电子或自由电子“碰撞”的结果。这是光子与运动速度远小于光速的电子碰撞的情况。如果电子运动速度v接近于光速c，即光子与相对论电子相碰撞,则碰撞结果可与康普顿散射效应相反，散射光子不仅未损失能量，反而从运动电子获得能量，散射光子将以较高频率射出，这就是本文要讨论的逆康普顿散射。

在激波加速电子过程中一坠同步箱射光子将会发生康普顿散射，在高能端产生额外的逆康普顿成分。因为只有很少部分的同步辖射的电子会被散射，所W在同步福射的光谱上不会明显的影响光谱的形状。然而，逆康普顿比上同步福射的光度在结果上等于正激波后的电子能量密度比上磁能密度的开平方根。这个比值可能大于1，这就意味着电子冷却率通过逆康普顿散射的同步光子必须考虑，以便构造真实的GRB余辉箱射的物理过程。2001年Sari&Esintw对快冷却和慢冷却情形下的逆康普顿散射分别作了详细的解释。3