2. Тежеулік рентген сәулесі спектрінің қысқа толқындық шекарасы.

Рентген спектрінің қысқа толқынды шекарасы

Қ азіргі кезде рентген сәулелерін алу үшін жоғары вакуум жасалған арнаулы түтіктер қолданылады.Егер катод пен анод арасына U кернеу берілген болса, онда электрондар eU энергияға дейін үдетіледі. Анодқа соғылған электрондар кенеттен тежеледі; осыдан олар электромагниттік толқындар көзіне айналады. Осылай электрондардың тежелуінен пайда болатын электромагниттік сәулелер тежеуіш рентген сәулелері деп аталады.

1.5-суретте әр түрлі U мәндері үшін алынған тежеуіш рентген сәулесі интенсивтігінің толқын ұзындықтар бойынша үлестірілуінің эксперименттік қисықтары келтірілген. Ол интенсивтігі таралу қисығының координат басына, нөлге жетпей толқын ұзындықтың _mіn шектелген мәндері жағдайында кенеттен кілт үзілуінде. Осы _mіn толқын ұзындығы тежеуіш рентген спектрінің қысқа толқындық шекарасы деп аталады.

Тежеуіш рентген спектрінің _mіn қысқа толқынды шекарасы U(кВ) үдеткіш кернеумен мына қатынас арқылы байланысқан

Қысқа толқындық шекараның болуы электромагниттік сәуленің үлестермен шығарылатындығының бір көрінісі болып табылады. Шындығында, егер рентген сәулесі тежелуі кезінде электронның жоғалтатын энергиясы есебінен пайда болса, онда квантының шамасы электронның энергиясынан асып кете алмайды:

Осыдан сәуле жиілігі шамасынан басым бола алмайды, демек, толқын ұзындығы

мәнінен кем болуы мүмкін емес.

3. Рентген сәулесінің заттан шашырауы бойынша Комптон тәжірибесі. Комптон эффектісі.

Ф отонның энергиясы мен импульсын электромагниттік толқынның жиілігі және толқындық векторымен байланыстыратын формулалардың дұрыстығының тәжірибеде дәлелденуі қарастырылады.

1922 ж.Артур Комптон фотондар гипотезасын фотоэффект сияқты растайтын құбылыс ашты. Комптон монохромат, қатаң рентген сәулесінің жеңіл атомдардан тұратын заттан шашырау құбылысын зерт-тедіКомптон эффекті деп электромагниттік сәуле шашыраған кезде оның толқын ұзындығының өзгеруін айтады.

Комптон тәжірибелерінен шашыраған рентген сәулелерінің мынадай қасиеттері анықталды:

1. Шашыраған сәуледе екі толқын ұзындығы болады: бастапқы ₀ және қосымша ₁ толқын ұзындықтары, бұлардың мәндері біріне-бірі жақын;

2. ₁ толқын ұзындығы әрқашан ₀-ден үлкен ₁ ₀;

3. ₁ мәні  шашырау бұрышынан тәуелді, ал шашыратушы зат табиғатына тәуелді емес. Сонымен, шашыраған сәуле құрамында бастапқы ₀ толқын ұзындығынан басқа, толқын ұзындығы ₁, бастапқы-дан үлкен, сәуле де болады; толқын ұзындығының үлкеюі шашырау бұрышы артқан сайын көбірек болады, және шашыратушы зат табиғатына тәуелді болмайды.

Толқын ұзындығының  өзгеруі  шашырау бұрышымен мына формула арқылы байланысқан:

(1)

 – тұрақты, Комптондық толқын ұзындық деп аталады.

Сонда

. (2)

Қорытылып шығарылған (2) формуланы Комптонның экспери-менттен алынған формуламен салыстырып,

(3)

деген қорытындыға келеміз.

 шамасының өлшемділігі ұзындығы;  шамасы массасы m бөлшектің Комптондық толқын ұзындығы деп аталады. Оның шамасы фотондарды шашырататын бөлшек массасына тәуелді. Электрондар үшін Комптондық толқын ұзындық =0,0024 нм болады. Ол рентген сәулесі толқын ұзындығынан едәуір кіші: .

Бұл электромагниттік толқындардың кор-пускулалық қасиеттері жөніндегі түсініктердің және бұларды және өрнектері көмегімен сандық бейнелеудің дұрыстығын дәлелдейді.

Комптон тәжірибелерінде шашыраған рентген сәулелерінің спектрінде толқын ұзындығы өзгермеген, яғни ығыспаған сызық та байқалған. Демек біраз шашырауларда толқын ұзындық өзгермейді. Бұл былай түсіндіріледі. Фотондардың көпшілігі атомның өте әлсіз байланысқан сыртқы электрондарымен соқтығысу нәтижесінде шашы-райды; ал бұлар соқтығысқан кезде өздерін еркін электрондар сияқты байқатады. Бірақ фотондардың қайсыбір бөлігі атом ішіне еніп, атоммен өте күшті байланысқан ішкі электрондармен соқтығысады.Көрінетін жарық үшін Комптон эффектінің байқалмауы да осылай түсіндіріледі. Көрінетін жарық фотондарының энергиясы әуелі атомның сыртқы электрондарының байланыс энергиясына салыстырғанда кіші болады. Сондықтан фотон бүтіндей атоммен соқтығысады да оның толқын ұзындығы өзгермейді. Ал егер Комптон эффектісін энергиясы әлдеқайда үлкен -квант үшін бақыласа, онда шашырауда тек ығысқан құраушы байқалады, өйткені -квант энергиясы атомның кез келген электронының байланыс энергиясымен салыстырғанда әлдеқайда үлкен.

4. Де Бройль гипотезасы. Де Бройль толқындары. Корпускулалық – толқындық дуализм идеясын тыныштық массасы нөл емес зат бөл-шектеріне тарату мәселесі баяндалады.

Оптикалық құбылыстардың көпшілігін жүйелі түрде толқындық қозқарас тұрғысынан кескіндеуге болады. Ал кейбір құбылыстарда жарық өзінің корпускулалық табиғатын анық байқатады.

Толқындық теория тұрғысынан қарағанда жарық  тербеліс жиілігі мен  толқын ұзындығы арқылы сипатталады. Корпускулалық теория бойынша жарық фотонының _ф энергиясы, m_ф массасы мен р_ф импульсы мынаған тең:

(1)

Сөйтіп жарық фотонының импульсы мен жарық толқыны ұзын-дығы арасындағы байланыс Планк тұрақтысы арқылы өрнектеледі.

Француз ғалымы Луи де Бройль жарықтың осы кор-пускулалық-толқындық табиғаты жөніндегі түсініктерді дамыта келе, 1924 ж. корпускулалық-толқындық дуализм тек оптикалық құбылыс-тарға тән ерекшелік емес, ол барлық микродүние физикасында жан-жақты қолданылуға тиіс деген батыл жорамал ұсынды.

Сонымен қозғалыстағы кез келген бөлшекпен бір толқындық процесс байланысқан болады.

(2)

Оптикалық құбылыстар жағдайында (1) өрнек фотон импульсын анықтау үшін пайдаланылады; фотон-тыныштық массасы нөлге тең, с жарық жылдамдығымен қозғалатын бөлшек. Осы қатынас, де-Бройльша, зат бөлшектеріне салыстырылатын жазық монохромат толқын ұзындығын береді:

(3)

Тыныштық массасы нөл емес бөлшектер үшін p=m. (2) өрнек-тері де-Бройль теңдеулері деп аталады. (3) өрнегімен анықталатын толқын ұзындығы де-Бройль толқын ұзындығы деп аталады.

Де Бройль толқын ұзындығын энергияның функциясы ретінде табалық. Егер U потенциалдар айырмасы әсерінен электрон  жылдам-дыққа ие болса, онда оның импульсы

тең болады. Осы электронмен де Бройль толқыны байланысқан, оның толқын ұзындығы

(4)

энергиясы бар электронның толқын ұзындығы рентген сәулелерінің толқын ұзындығымен шамалас болады. Осыдан егер де-Бройль жорамалы дұрыс болса, онда электрондар дифракциясы рентген сәулелерінің дифракциясына ұқсас кристалдық торларда байқалуға тиіс. Де Бройль жорамалы Девисон Эжермер тәжірибесінде дәлелденді.