2.3.2 Характеристичне випромінювання. Закон Мозлі. Застосування рентгенівського випромінювання

Характеристичне випромінювання –має вигляд піків (рис. 2.9), що залежать від типу антикатода, виникає внаслідок переходу електронів із зовнішніх оболонок атомів на вакантні місця на внутрішніх оболонках цих атомів.

Вакантні місця виникають при вириванні електронами, що бомбардують антикатод, електронів із внутрішніх оболонок атомів антикатоду. Це буде при напрузі між анодом (антикатод) і катодом >10 кВ.

Кожна речовина має свій лінійчастий спектр, характерний тільки для неї (звідси так і називається це випромінювання). Його властивості:

1. Залежить від будови елементу, з якого зроблений антикатод.

2. Залежить від прикладеної напруги до трубки.

3. Частота характеристичного випромінювання визначається формулою:

- закон Мозлі (експериментальна залежність),

 - частота, b=const,  - стала екранування, z – порядковий номер елемента (антикатода)

- закон Мозлі виражений через квантові числа рівнів електронів, що здійснюють переходи при випусканні Х-променів

R – стала Рідберга, n₁, n₂ –цілі квантові числа.

Лінії в характеристичному спектрі об’єднуються в серії, в кожній серії вони мають певний порядок розташування. Якщо n₁ надати постійного значення, а n₂ змінювати, причому n₂> n₁, то отримаємо спектральну серію. Відповідно для n₁=1,2,3… отримуємо серії характеристичного випромінювання, що позначається буквами K, L, M, N і т.д.

Застосування рентгенівського (Х-) випромінювання: медицина; кристалографія і матеріалознавство, рентгено-структурний аналіз; визначення якостей конструкцій в промисловості і будівництві; біологічні процеси та керування ними.

3 Фізика атома і молекули

3.1 Спектри випромінювання і поглинання атомів. Спектр атома водню. Формула Бальмера

Розрізняють три види спектрів:

1. Лінійчастий – характерний для атомів, що не взаємодіють між собою.

2. Смугастий – характерний для рідин.

3. Суцільний - характерний для твердих тіл.

Суцільність спектру випромінювання пояснюється значною концентрацією атомів в твердому тілі в порівнянні з газом.

Спектр атомів складається із серій ліній; в кожній серії частота лінії має певне значення, яке може бути визначене для атома водню за формулою: - узагальнена формула Бальмера

Формула Бальмера описує тільки спектри атомів водню. Спектри інших атомів описуються складнішими залежностями.

R=2,0710¹⁶ с^-1 – стала Рідберга; [R]=c^-1, n i m – певні числа (n=1,2,3,4…; m=2,3,4…).

Для видимого діапазону формула Бальмера представляється як: m>2.

3.2 Будова атома за моделлю Резерфорда та її недоліки

На рис. 3.1 схематично показано дослід Резерфорда по бомбардуванню фольги -частинками і їх розсіянню, що проводився з метою встановлення будови атома. Виявилось, що деякі із них при цьому повертаються навіть на 180. Це показує існування малої за розмірами і великої за масою позитивно зарядженої частинки (ядра), навколо якої, за моделлю Резерфорда, обертаються від’ємно заряджені електрони^*.

Модель атома Резерфорда мала два основних недоліки:

1. Якщо вважати, що система електрони-ядро нерухома, то вона повинна бути нестабільною

2. Якщо ж вважати, що електрони обертаються навколо ядра, то вони повинні падати на ядро внаслідок руху із прискоренням, тому, що мають випромінювати при цьому енергію.