杨智慧，刘海林，王晓峰，段 琛，成 斌，吴奕初

（1.武汉大学物理科学与技术学院，武汉 430072；2.安徽核芯电子科技有限公司，合肥 230001）

0 引言

康普顿散射是获得诺贝尔物理学奖的经典核物理实验之一，这个著名实验蕴含了极其丰富精彩的设计思想和方法［1-3］。该实验需要使用高危放射源（如137Cs放射源，强度高达10 mCi，半衰期30年），目前国内很多高校还无法开设［4，5］。受放射源安全管理与防护等制约，实验内容较单一，为其分配的学时较少，学生也因为对核辐射的畏惧心理而得不到充分训练，这些都严重制约着核物理实验教学的质量和效果［6-8］。

针对这种情况，武汉大学物理实验教学中心利用虚拟仿真技术，结合真实实验数据，开发了“康普顿散射虚拟仿真实验”，虚拟再现了传统康普顿散射实验的所有实验环节，使学生可以在“无源”条件下进行实验，避免了高危放射源的辐射损害；且允许学生反复练习，得到充分的训练；利用虚拟放射源的优点，解决了放射源种类及强度的受限，拓展了教学内容的广度和深度，延伸了实验教学的时间和空间，有利于提升核物理实验教学的水平和质量。

1 实验原理

1.1 物质对γ射线的吸收规律

当γ射线穿过物质时，与物质作用发生光电效应、康普顿效应和电子对效应，其强度会逐渐减弱，这种现象称为γ 射线的吸收，遵循指数规律衰减［9-10］，即

式中：I、I0分别为通过物质前后γ射线的强度；x为物质的厚度；σγ为3种效应截面之和；N为吸收物质单位体积中的原子数目；……