Рентгеновское излучение

Рентгеновское излучение бывает двух видов: тормозное и характеристическое. Тормозное излучение возникает за счет резкого торможения разогнанных электрическим полем электронов при их столкновении с твердым анодом (рис.25).

Нагреваемый током катод (К) испускает поток электронов, фокусируемый цилиндрическим электродом Ц. Между катодом и анодом создается высокое напряжение для разгона электронов.

Характеристическое рентгеновское излучение возникает при переходах электронов внутренних оболочек атомов анода, возбуждаемых бомбардирующими анод электронами и является сопутствующим тормозному излучению.

На рис.26 показаны Кривые распределения интенсивности по длинам волн обоих видов рентгеновского излучения. Спектры тормозного рентгеновского излучения сплошные и не зависят от материала анода. С ростом напряжения интенсивность тормозного излучения возрастает и максимумы излучательной способности смещаются в сторону коротких волн. При U > 40 кВ энергия бомбардирующих электронов становится достаточной для вырывания электронов из внутренних оболочек атомов анода. Следовательно, дополнительно к тормозному излучению возникает характеристическое излучение с резкими (узкими) спектральными линиями, длина волны λ которых зависят от энергетических уровней атомов анода. Наличие коротковолновых границ в спектрах тормозного рентгеновского излучения (рис.26) классическая физика истолковать не смогла. Исходя из квантовой модели излучения, величина кванта не должна превышать энергию электрона в электрическом поле:

(3 – 15)

Из этого следует, что минимальная длина волны тормозного рентгеновского излучения не может быть меньше значения:

. (3 – 16)

Рентгеновские лучи широко используются в рентгенодефектоскопии для обнаружения скрытых дефектов и в медицине при диагностике некоторых заболеваний.

Эффект Комптона

В 1923 году А. Комптон, исследуя рассеяние рентгеновских лучей различными веществами, обнаружил в рассеянных лучах наряду с

излучением первичной длины дополнительное излучение с большей длиной волны . Разность длин волн зависела только от угла между направлением рассеянного излучения и направлением первоначального луча:

, (3 - 17)

где константа = и была названа комптоновской длиной волны.

Теоретическое значение можно получить исходя из квантовых позиций и законов сохранения энергии и импульса первичного фотона, рассеянного фотона и электрона, на котором был рассеян фотон:

а) закон сохранения полной энергии частиц

, (3 - 18)

б) закон сохранения импульса

, (3 - 19)

где – импульс налетающего фотона - приобретенный электроном импульс при рассеянии, -импульс рассеянного фотона - масса покоя электрона.

С учетом направления импульсов всех частиц (рис.27) комптоновская длина волны из формул (3 - 18), (3 – 19) равна:

, (3 - 19)

что совпадает с экспериментальным значением .

Таким образом, квантовая модель света нашла свое полное подтверждение в рассмотренных выше оптических явлениях.

IV. Физика атома

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: