Рентгендік спектрлер.

Рентгендік сәуле шығару көздерінің ең көп таралған түрі, катодтан К ұшып шыққан электрондардың ауыр металдардан (W, Cu, Pt және т.т) дайындалған анодты А (антикатод) соққылауына негізделген рентгендік түтікше.

Анодтан шығатын рентгендік сәулелену, электрондар анодта тежелген кезде пайда болатын тежелуші сәулеленудің тұтас спектірінен және анод металы арқылы анықталатын сипаттамалық сәулеленудің сызықтық спектірінен тұрады.

Тежелуші сәулелену электроннның барлық энергиясы рентгендік квант энергиясына ауысу күйіне сәйкес келетін, тұтас спектр шекарасы деп аталатын қысқа толқынды _min шекараға ие болады.

E _max=h_max =eU мұндағы U – анод пен катод арасындағы потенциалдар айырымы. Шекаралық толқын ұзындығы

анод материялына байланысты емес, ол тек түтікшедегі кернеумен анықталады.

Сипаттамалық сәулелену сызықтары, құрылымдары ұқсас барлық элементтердің атомдарының ішкі қабаттарында электрондардың ауысуы нәтижесінде пайда болады. Сондықтан әртүрлі элементтердің сипаттамалық сәулелену спектірлерінің түрлері ұқсас болып, олар K, L, M, N және О символдарымен белгіленетін бірнеше сериялардан тұрады.

Әрбір серия, өз кезегінде толқын ұзындығының кему ретіне қарай , , , .... индекстерімен белгіленетін онша көп емес жеке сызықтар жиынынан тұрады.

Электронмен (немесе фотонмен) қоздырған кезде, ішкі электрондардың бірі атомнан алыстайды, мысалы К – қабаттан. Босаған орынды қандай да бір сыртқы қабаттың (L, М,  және т.т.- бұл кезде К-сериясы пайда болады) электрондары алуы мүмкін.

Атомдық рет саны Z артқан сайын өзінің құрылымын өзгертпей, тұтас рентген спектрі толқын ұзындығы қысқа бөлікке қарай ығысады.

Атомның реттік санын Z оларды шығаратын элементтің сызықтары жиілігі мен байланыстыратын заңды Мозли заңы деп атайды.

мұндағы R-Ридберг тұрақтысы, рентгендік серияларды (L, М, ,...) анықтайды, п бүтін санды мәндерді m+1 ден бастап қабылдайды (серияларға сәйкес келетін жеке сызықтарды анықтайды), -берілген атом ядросының электронын басқа атомдардың электрондарынан қабылдауды ескеретін қалқалау (экрандау) тұрақтысы. Мозли заңын кәдімгі түрде мынадай формуламен өрнектейді (С және - тұрақтылар).

Молекулалық спектрлер

Молекула – бұл бір-бірімен химиялық байланыстармен қосылған және оның негізгі химиялық қасиеттерін тасымалдаушы болып табылатын бірдей немесе әртүрлі атомдардан тұратын заттың ең кіші бөлшегі.

Химиялық байланыстар атомның сыртқы (валенттік) электрондарының өзара әсерлесуімен келісілген. Молекулаларда байланыстың екі типі анағұрлым жиі кездеседі.

1. Иондық байланыс – ол электронның бір атомнан басқа атомға ауысуы (мысалы, молекулада аСl:а⁺...Сl^-) кезінде атомдардың кулондық тартылысы арқылы жүзеге асырылады.

2. Коваленттік байланыс – көршілес екі атомдардың валенттік электрондары ортақтандырылған кезде (теңбе-тең бөлшектердің ажыратылмаушылығы салдарынан) жүзеге асырылады. Көрнекі түрде молекуланың әрбір атомының электроны басқа атомның ядросында біршама уақыт өткізетіндігін (электрондармен алмасу) көз алдымызға елестетуге болады. Мұндай ерекше кванттық өзара әсерлесу алмасу әрекеттестігі деп аталады.

Молекула кванттық жүйе болып табылады: ол молекуладағы электрондардың айналысын есепке алатын Шредингер теңдеуімен өрнектеледі. Әдетте бұл теңдеудің шешімі электрондар мен ядролар үшін екіге бөлінетін өте күрделі есеп.

Оқшауланған молекуланың энергиясын қосынды түрінде көрсетуге болады:

Е  Е_эл + Е_тер + Е_айн

мұндағы Е_эл – электрондардың ядромен салыстырғандағы қозғалыс энергиясы, Е_тер – ядролардың тербеліс энергиясы, Е_айн – ядролардың айналу энергиясы олардың арасындағы арақатынас мынадай:

мұндағы m – электронның массасы, М – молекуладағы атомдар ядросының массасымен реттес болатын шама. . Сондықтан: . Энергия аралықтары: .

Энергиялардың әрқайсысы квантталады және кванттық сандар арқылы анықталады.

Тербелмелі кванттық санның , онша үлкен емес мәндерінде тербеліс энергиясы гармониялық осциллятор энергиясына арналған формуламен анықталады:

Бұл кезде тербелмелі кванттық сан үшін сұрыптау ережесі мынадай: .

Инерция центрі арқылы өтетін өске қатысты инерция моменті I және бұрыштық жылдамдықпен айналып тұрған молекуланың айналу энергиясы мынаған тең:

мұндағы - молекуланың импульс моменті.

Импульс моменті мынадай заңдылық бойынша квантталады:

мұндағы j – айналмалы кванттық сан.

Сондықтан, молекуланың айналмалы энергиясы тек қана кванттық мәндерге ие болуы мүмкін:

Айналмалы кванттық сан үшін сұрыптау ережесі мынадай:

Сұрыптау ережесінің есебінен, бір энергетикалық күйден басқа күйге ауысқан кезде энергиясы фотон шығарылады немесе жұтылады. Суретте екі атомды молекуланың энергетикалық деңгейлерінің сызбасы (мысалы үшін тек қана екі электрондық деңгей: негізгі электрондық күй және бірінші қозған электрондық күй) көрсетілген.

Үлгідегі молекулалық спектрлер өз алдына соншалықты өте тығыз орналасқан сызықтардан, өз кезегінде оларды тек қана ажыратқыштық қабілеті өте жоғары спектрлік құралдарды қолдану арқылы ғана көруге болатын, энергетикалық деңгейлер арасындағы ауысулардан тұратын жолақтар жиынтығы (жолақ спектрлер) сияқты болып көрінеді.