5. 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.
6. 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.