Характеристическое рентгеновское излучение. Закон Мозли. Дублетный характер рентгеновских спектров.
Характеристическое рентгеновское излучение. Закон Мозли. Дублетный характер рентгеновских спектров. - раздел Математика, И1.Законы геометрической оптики.Их обоснование с точки зрения теории Гюйгенса Большую Роль В Выяснении Строения Атомов, А Именно Распределения Электронов П...
Большую роль в выяснении строения атомов, а именно распределения электронов по оболочкам, сыграло излучение, открытое в 1895 г. немецким физиком В. Рентгеном и названное рентгеновским. Наиболее распространенным источником рентгеновского излучения является рентгеновская трубка, в которой сильно ускоренные электрическим полем электроны бомбардируют анод, испытывая на нем резкое торможение. При этом возникает рентгеновское излучение, представляющее собой электромагнитные волны с длиной волны примерно 10-12—10-8м.
Исследования спектрального состава рентгеновского излучения показывает, что его спектр имеет сложную структуру и зависит как от энергии электронов, так и от материала анода. Спектр представляет собой наложение сплошного спектра, ограниченного со стороны коротких длин волн некоторой границей lmin, называемой границей сплошного спектра, и линейчатого спектра—совокупности отдельных линий, появляющихся на фоне сплошного спектра.
Исследования показали, что характер сплошного спектра совершенно не зависит от материала анода, а определяется только энергией бомбардирующих анод электронов в результате их торможения при взаимодействии с атомами мишени. Сплошной рентгеновский спектр поэтому называют тормозным спектром.
При достаточно большой энергии бомбардирующих анод электронов на фоне сплошного спектра появляются отдельные резкие линии—линейчатый спектр, определяемый материалом анода и называемый потому характеристическим линейчатым спектром (излучением).
По сравнению с оптическими спектрами характеристические рентгеновские спектры элементов совершенно однотипны и состоят из нескольких серий, обозначаемых K, L, M, N и O. Каждая серия, в свою очередь, содержит небольшой набор отдельных линий, обозначаемых в порядке убывания длины волны индексами a, b, g, …(Ka, Kb, Kg, …, La, Lb, Lg, …). При переходе от легких элементов к тяжелым структура характеристического спектра не изменяется, лишь весь спектр смещается в сторону коротких волн. Особенность этих спектров заключается в том, что атомы каждого химического элемента, независимо от того, находятся ли они в свободном состоянии или входят в химическое соединение, обладают определенным, присущим только данному элементу линейчатым спектром характеристического излучения.
Рассмотрение структуры и особенностей характеристических линейчатых спектров приводит к выводу, что их возникновение связано с процессами, происходящими во внутренних, застроенных электронных оболочках атомов, которые имеют сходное строение.
Разберем механизм возникновения рентгеновских серий. Предположим, что под влиянием внешнего электрона или высокоэнергетического фотона вырывается один из двух электронов К-оболочки атома. Тогда на его место может перейти электрон с более удаленных от ядра оболочек L, M, N, … .Такие переходы сопровождаются испусканием рентгеновских квантов и возникновением спектральных линий К-серии: Ka,(L®K), Kb(M®K), Kg(N®K) и т. д. Самой длинноволновой линией К-серии является линия Ka. Частоты линий возрастают в ряду Ka® Kb® Kg убывают, так как вероятность переходов электронов с L-оболочки наК-оболочку больше, чем с более удаленных оболочек М и N. К-серия сопровождается обязательно другими сериями, так как при испускании ее линий появляются вакансии в оболочках L, М, …, которые будут заполнятся электронами, находящимися на более высоких уровнях.
Аналогично возникают и другие серии, наблюдаемые только для тяжелых элементов. Рассмотренные линии характеристического излучения могут иметь тонкую структуру, поскольку уровни, определяемые главным квантовым числом, расщепляются согласно значениям орбитального и магнитного квантового чисел.
Исследуя рентгеновские спектры элементов, английский физик Г. Мозли установил в 1913 г. соотношение, называемое законом Мозли: n=R(Z-s)(1/m2-1/n2),
где n--частота, соответствующая данной линии характеристического рентгеновского излучения, R—постоянная Ридберга, s--постоянная экранирования, m=1,2,3, …(определяет рентгеновскую серию), n принимает целочисленные значения с m+1 (определяет отдельную линию соответствующей серии).
Смысл постояннай экранирования заключается в том, что на электрон, соответствующий некоторой линии, действует не весь заряд ядра Ze, а заряд (Z-s)е, ослабленный экранирующим действием других электронов.
Интерференция в тонких пленках.
При падении световой волны на тонкую прозрачную пластину происходит отражение от обеих поверхностей. В результате возникают две световые волны, которые при известных условиях могут интерферировать.
ЯВЛЕНИЕ ПОЛНОГО ВНУТРЕННЕГО ОТРАЖЕНИЯ. СВЕТОВОДЫ.
Пусть луч падает на границу раздела двух сред. С увеличением угла падения увеличивается угол преломления до тех пор, пока при некотором угле падения i1=p¤2угол преломления не окажется равным p¤2. У
Применение интерференции. Интерферометр Майкельсона.
Явление интерференции света используется в ряде весьма точных измерительных приборах, получивших название интерферометров. Рассмотрим интерферометр Майкельсона.
Монохроматический свет от и
Применение интерференции. Интерферометр Фабри-Перо.
Явление интерференции применяется для обнаружения дефектов, либо для определения качества обработки поверхности, либо для определения показателей преломления с очень высокой степенью точности. Для
Просветление оптики.
Интерференция при отражении от тонких пленок лежит в основе просветления оптики. Прохождение света через каждую преломляющую поверхность линзы сопровождается отражением примерно 4% падающего света.
Бизеркало Френеля
Свет от точечного источника S падает на два плоских зеркала m1C m2C расположенных перпендикулярно плоскости рисунка и соединенных по линии С. Угол между плоскостями зеркал оче
Дифракция рентгеновских лучей. Условия Вульфа-Брэггов.
Пространственной, или трехмерной, дифракционной решеткой называется такая оптически неоднородная среда, неоднородности которой периодически повторятся при изменении всех трех пространственных коорд
Физические принципы получения и восстановления голограммы.
Голография – это безлинзовое получение и последующее восстановление оптического изображения путём востановления волнового фронта. Экспериментальное воплощение и дальнейшая разработка этого способа
Интерференция поляризованных лучей.
Если на двояко преломляющую пластинку вырезанную вдоль оптической оси падает поляризованный свет, то вектор E, который образует какой то угол
Фазовые пластинки
Пластинки, вырезанные вдоль оптической оси видимого луча, преломление не наблюдается, однако в пластинке распространяются два фронта волн, между которыми на выходе из пластинки между ними появляетс
Анализ поляризованного света. Закон Малюса.
Анализ поляризованного света предполагает, что нужно ответить на два вопроса: 1) является ли свет поляризованным? 2)если он поляризован, так какому виду поляризации он относится?
Для ответ
Закон Малюса.
Допустим, что два поляризатора поставлены другь за другом, так что их оси ОА1 и ОА2 образуют между сабой некоторый угол. Первый поляризатор пропустит свет, электрический векто
Вращение плоскости поляризации. Поляриметр-сахариметр.
При прохождении линейно поляризованного света, через некоторые вещества, называемые оптически активными, плоскость поляризации света поворачивается вокруг направления луча (кристаллы, чистые жидкос
Рассеяние света. Степень поляризации рассеянного света.
Рассеянием света называется явление преобразования света веществом, сопровождающееся как несобственное свечение вещества.
Природа рассеивания света. Распростр- ся в среде свет (эл/м
Эффект Доплера в оптике.
Согласно принципу относительности Эйнштейна, уравнение световой волны во всех инерциальных системах отсчёта одинаково по форме. Используя преобразования Лоренца, можно получить уравнение волны, пос
Тепловое излучение.
Тепловым излучением называется излучение нагретых тел. Все тела обладают тепловым излучением. Основная особенность теплового излучения – равновесность (тепловое излучение – это единственное равнове
Оптическая пирометрия. Пирометр с исчезающей нитью.
Для сильно нагретых тел измерения температуры при помощи термоэлементов, болометров не особенно достоверны. Таким образом, единственным надежным способом измерения температуры являются способы, осн
Интерференция фотонов.
Описываются интерференционные опыты при малых интенсивностях светового потока, из которых делается вывод о существовании явления интерференции при наличии лишь одного фотона. Обсуждается интерпрета
Корпускулярная интерпретация опытов Юнга.
При наблюдении опыта Юнга, интенсивность интерференционной картины в точках экрана не равна сумме интенсивностей от щелей по отдельности. Отличие обуславливается разностью фаз волн от щелей. Отсюда
Фотоэффект.
Фотоэффект был открыт Герцем в 1887. Изучен был Столетовым.
Явление вырывания электронов с поверхности металлов под действием света получило название фотоэффекта.
Экспериментал
Эффект Комптона.
Гамма фотон рассеивается на электрон и электрон приобретает импульс и в результате рассеянный
Спектры щелочных элементов.
Щелочные металлы одновалентны и их сравнительно легко ионизировать. Если атом щелочного металла имеет всего z электронов, то можно утверждать, что z-1 электронов образуют структуру атома благородно
Дублетная структура спектров щелочных элементов.
При анализе спектров щелочных металлов с помощью спектроскопических приборов обнаруживается, что каждая из линий излучения в действительности расщепления на две линии, т. е. Является дублетом. Расщ
Опыт Штерна и Герлаха.
С помощью опыта Штерна (1922) и Герлаха (измерение магнитного момента атома) было обнаружено пространственное квантование. Электрон вращается по замкнутой орбите (круг или эллирс) и должен иметь ма
Эффект Зеемана.
В 1896 г. Зееману при помощи значительно более мощных полей и тонких спектральных приборов удалось обнаружить, что при помещении источника света между полюсами электромагнита спектральные линии исп
Молекулярные спектры.
Строение молекул и свойства их энергетических уровней проявляются в молекулярных спектрах – спектрах излучения (поглощения), возникающих при квантовых переходах между уровнями энергии молекул. Спек
Комбинационное рассеяние света.
Природа рассеяния света:
Распространяющийся свет в среде (электро-магнитная волна) воздействует на молекулы среды, которые поглощают энергию этой волны в определенном диапазоне част
Люминисценция. Определение. Правило Стокса.
В природе давно известно излучение, отличное по своему характеру от всех известных видов излучения (теплового излучения, отражения, рассеяния света и т. д.). Этим излучением является люминесцентное
Нелинейная оптика.
Явления преломления и отражения света с молекулярной точки зрения рассматриваются как результат интерференции падающей волны и вторичных волн, испускаемых молекулами среды благодаря вынужденным кол
Энергетический эффект ядерных реакций.
Ядерная реакция характеризуется энергией ядерной реакции Q, равной разности конечной и исходной пар в реакции. Если Q<0, то реакция идет с поглощением энергии и называется эндотермической
Цепная реакция деления.
В ядерной реакции осколки деления в момент своего образования обладают избытком нейтронов над протонами. Избыточные нейтроны, испускаемые осколками, называются нейтронами деления. Число их может бы
Космическое излучение.
В результате многочисленных экспериментов установленно что осмические лучи приходят на поверхность со всех сторон, причём не удалось обнаружить на небесной сфере какую-либо точку, или ибласть, из к
Эффект Мессбауэра.
Все возбуждённые энергетические уровни ядра имеют значения энергия, определяемой из соотношения неопределенностей:
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Новости и инфо для студентов