Файл: Строение и свойства вещества.pdf

Чтобы средняя кинетическая энергия, приходящая- ся на одну степень свободы, имела порядок 10 4
эВ, нужны температуры порядка 10 8
К. Столь высокие температуры осуществляются при атомных взрывах, на Солнце и в звездах.
Практическим способом получения рентгеновских лучей является бомбардировка твердых тел
(антикатода рентгеновской трубки) потоком электронов. Электрон, попадающий на антикатод, резко тормозится, и это дает сплошной спектр рентгеновских лучей.
Строение атома
82
Атомные рентгеновские спектры

Энергия электронов, выросшая за счет ускорения в электрическом поле до величины
E
1
, в результате торможения уменьшается до значения
E
2
Разность энергий
E
1
–E
2
=h
n
И
выделяется в виде излучения.
Величина
E
2
может принимать любые значения, от
E
1
до нуля, так что частоты возникающих лучей лежат в границах от n
=E
1
/h
до нуля. Не перешедшая в излучение энергия электронов переходит в тепло (в энергию рентгеновских лучей переходит всего лишь примерно сотая доля энергии электронного пучка).
Строение атома
83
Атомные рентгеновские спектры

Из сказанного ясно, что сплошной спектр рентгенов- ских лучей имеет коротковолновую границу
????
????????????
=
????
????
????????????
=
ℎ????
????????
Подставляя значения констант, получим
????
????????????
=
12,3
????
,
здесь l
выражено в ангстремах, а
V
— в киловоль- тах. Начинаясь при строго определенной длине волны, сплошной спектр рентгеновских лучей возрастает по интенсивности с увеличением длины волны, достигает максимума через несколько десятых ангстрема от коротковолновой границы, а затем медленно спадает.
Строение атома
84
Атомные рентгеновские спектры

На сплошной спектр накладываются резкие линии, характерные для каждого сорта атомов.
Рентгеновский характе- ристический спектр возникает благодаря тому, что часть электро- нов, падающих на
Строение атома
85
Атомные рентгеновские спектры антикатод, проникает внутрь атомов и выбивает из них внутренние электроны, т.е. электроны, находящиеся в
K-
,
L- и т.д. слоях.

Рентгеновский квант возникает при переходе одного из верхних электронов на освобо- дившееся нижнее место.
Совокупность спектраль- ных линий, возникших благодаря переходам электронов на K-уровни,
Строение атома
86
Атомные рентгеновские спектры называют K-серией, на L-уровни — L-серией, и т.д.

Если повышать напря- жение на рентгеновской трубке, то серии будут возникать после- довательно, поскольку по мере роста энергии электронов, падающих на антикатод, будут последовательно
Строение атома
87
Атомные рентгеновские спектры освобождаться для переходов все более и более низкие энергетические уровни. Последней возникнет K-серия.

Общая схема рентгенов- ских электронных пере- ходов показана на рисун- ке. Жирными точками отмечены исходные уровни. На схеме поме- чены наиболее интенсив- ные линии. Однако некоторые переходы
Строение атома
88
Атомные рентгеновские спектры отсутствуют ввиду правил запрета. Например, переходы с одинаковым значением побочного квантового числа.

Рисунок показывает систематический сдвиг характеристического спектра в коротковолно- вую область с увеличе- нием атомного номера элемента, дающего этот спектр. Это — закон, открытый
Мозли
Строение атома
89
Атомные рентгеновские спектры
Физическое основание закона — последовательное увеличение силы взаимодействия электрона с ядром при возрастании заряда ядра.