Спектри рентгеновських променів

Рентгеновські промені (РП)- (Х-промені) виникають під дією швидких електронів, при бомбардуванні металевої пластини. Енергія електронів ~ 10⁵еВ. За своєю природою РП аналогічні світлу, що має малу l~1Å. Розрізняють два типи рентгеновського випромінювання:

1. Гальмівне, що виникає при енергіях електронів менших характерної величини для речовини пластини, що опромінюється, в результаті гальмування в даній пластині (антикатоді). Спектр має різку спадаючу короткохвильову межу, довжина хвилі якої визначається співвідношенням

Å,

з врахуванням, що

Якщо енергія електрона рівна або більше певної, характерної для даного матеріалу, величини то виникає рентгеновське випромінювання, що називається характеристичним. Тобто воно характеризує речовину антикатода, спектр являється лінійчатим. Особливостями характеристичного спектра є його відносна простота будови і те, що кожний елемент дає визначений, притаманний тільки йому спектр, незалежно від того, чи збуджується він в вільному стані, або входить в склад якого-небудь хімічного з’єднання (у оптичних спектрів адитивності нема, тобто спектр молекули Н₂О не складається з спектрів атому О і молекули Н₂). Механізм випромінювання характеристичного рентгенівського спектра за квантовою теорією полягає в наступному (Коссель, 1916 р.). Первинний електорон великої енергії може передати енергію одному з електронів внутрішньої оболонки атома і вибити його. Тоді можливий перехід одного з електоронів більш далеких електронних оболонок на звільнене місце на більш низькому енергетичному рівні з випромінюванням фотона, енергія якого , що представляє собою одну з ліній характеристичного спектра.

2 Мозлі (англійський фізик, 1887 – 1915р.н.) в 1913 – 1914 р. встановив простий закон, який зв’язує частоту спектральної лінії з Z елемента, згідно якого корінь квадратний з частоти n характеристичного рентгенівського випромінювання елемента і його атомний номер Z зв’язані лінійною залежністю

,

де R – постійна Рідберга, - постійна екранування, n – головне квантове число. На діаграмі Мозлі залежність від Z представляє собою ряд прямих (K, L,M-серій). В кожній серії при переході від Z до (Z+1) значення збільшується на одну і ту саму величину, тобто закон Мозлі чітко показав, що атомний номер елемента Z визначається зарядом ядра, а не атомною масою.

а ) Розсіяння рентгеновських променів.

Процес розсіяння рентгеновських променів відноситься до тих явищ, яке чітко вказує на подвійну природу випромінювання. Деякі властивості цього процесу легко пояснюються хвильовою теорією, а окремі особливості розсіяння - тільки з квантових позицій. Основним висновком хвильової теорії рентгенівського випромінювання є наявність часткової або повної поляризації розсіяного рентгенівського випромінювання при неполяризованому падаючому випромінюванні.

Однак, експерименти по оцінці інтенсивності розсіянного рентгенівського випромінювання показали значне відхилення від висновків хвильової теорії, особливо в області коротких довжин хвиль.