26.Хвилі де-Бойля. Досліди Девісона і Джермера.

Де Бройль припустив, що кожному мікрооб’єкту можна поставити у відповідність хвилю, яку наз. хвилею де Бройля.

Довжина хвилі де Бройля:

Частота хвилі де Бройля: ;

;

Девісон, Джемер на монокристалі спост-ся пучки. Монокристал відігравав роль трьохвимірної дифракційної решітки. Пучок електронів падав на монокристалів під певним кутом ковзання до сімейства атомних площин, і відб-ся від різних площин під таким самим кутом. Детектор реєстрував відбиту хвилю. Виявилося, що при зміні кутав певних напрямках спост-ся max дифракції при заданій прискорюючій нарузі.

При сталому ,max спост-ся при певних значеннях U.

;

Ф-ла Вульфа-Брега (max дифр-ії при виконанні умови): .

Пізніше, спост-ли дифр-ію інших част., напр., нейтронів.

27.Співвідношення невизначеностей Гейзенберга

Нехай, потік електронів падає нормально на отвір, шириною ∆x. Електрони мають імпульс p, і їй відповідає довжина хвилі де Бройля . На щілині буде спост-ся дифр-ія:

(умова min)

Будемо вважати, що всі електрони перетинають екран в межх центр.max. Це означає, що імпульс електронів змінюється.

Якщо врахувати бічні max, то можна прийти до нерівності: .

Точні розрахунки можуть бути здійснені методами квантової механіки. Гейзенберг довів, що існують пари спряжених величин, які не можуть бути одночасно точно визначені. І для таких величин записується спів-ня невизначеності:

–похибка величини (сер.квадратичне і кв.сер.)

Співвідношення для енергії має особл. зміст. Час існ-ня об’єкта на певному рівні.

- ширина цього рівня

28.Рентгенівське випромінювання. Одержання рентгенівського випромінювання. Гальмівне рентгенівське випромінювання.

Рентгенівське випр-ня – електр.-магн. хвилі малої довжини.

–м’яке випр-ня

–жорстке випр-ня

З одного боку, діапазон рентг. променів перетинається з гама-променями, а з іншого - - ультрафіолетовими.

Тип випр.-ня визн-ся методом одержання.

Одержання рентг.випр-ня

Рентг.випр-ня одержується за доп.рентг.труб. Рентг.трубка представляє собою вакуумну колбу з 2 електродами (катодом та масивним анти-катодом - анодом).

Катод розігрівається за до. спіралі розжарення. З нього за рахунок термо-електронної емісії, виривається електрон. Ці електрони прискорюються в колі між кат.та ан.(напруга до дек.десятків кВ).

Біля антикат., ел.різко гальмують, рухаються з великим прискоренням, і випромінюють електор.-магн.хвилю. Ця хвиля є рентг.випр-ням.

Гальмівне рентг.випр-ня

При відносно невеликих напругах між кат.та ан. спектр рентг.випр-ня суцільний, різко обмежений з одного боку. При ↑ напруги, інт-сть випр.-ня ↑, а межа зсувається в бік менших довжин хвиль.

Оск., рентг.кванти виникають при гальмуванні електр., то енергія .

;

29.Характеристичне рентгенівське випромінювання. Закон Моллі. Застосування рентгенівського випромінювання.

При подальшому → напруги між катодом та антикатодом на фоні суцільного спектра гальм.рентг.випр-ня, з’являються вузькі дуже інтенсивні лінії. Положення лінії визначається матеріалом антикатода. Довжини хвиль лінії об’єднуються у спектральні серії, які наз. K, L, M… А в межах серій наз..

Пояснимо вин-ня спектральних серій: електрони, які вдаряються об поверхню антикатоду, можуть вибити інші електрони з внутр.оболонок атомів антикатоду. На вакантні місця можуть перейти електрони з вищих оболонок, випромінюючи рентг.кванти.

Можемо запис.ф-лу, аналогічну до узаг.ф-ли Байрона:

–закон Мозлі

R – стала Рінберга

a – стала кренування (враховує той факт, що при вириванні 1 ел., на внутр..обол. зам-ся інші електр., кі ніби ↓ заряд ядра)

К-серія: a=1, n=2(), n=3(), n=4()

L- серія: a=7,5, k=2, n=3(), n=4(), n=5()

Розглянемо лінію.

Знаючи , можна точно визначити положення б.-я. ел. в табл. Менделєєва.

Зразу ж після відкриття рентгенівського випромінювання його було застосовано в медицині. Цьому сприяла його велика проникна здатність та особливості поглинання. Кістки і тканини по-різному поглинають рентгенівське випромінювання, оскільки в перші входить кальцій, а в другі -вода, і відношення їх коефіцієнтів поглинання дорівнює приблизно 68. Тому на рентгенівських знімках тінь від кісток різко виділяється.

Пізніше була розроблена рентгенівська дефектоскопія - виявлення наявності, місця і розмірів внутрішніх дефектів у виробах шляхом їх рентгенівського просвічування.

Після того, як досконало була вивчена природа рентгенівського випромінювання, одержана дифракція, його почали застосовувати для дослідження будови кристалів. Так було створено рентгенівський структурний аналіз, за допомогою якого визначено атомні структури мінералів, неорганічних сполук, сплавів, структури складних органічних сполук, проводиться наукове прогнозування добування нових матеріалів із наперед заданими властивостями та ін.

Рентгеноспектральний аналіз дає змогу з великою точністю визначити довжини хвиль та інтенсивності тонкої структури рентгенівських спектрів випромінювання і поглинання. На основі таких відомостей можна визначити енергію зв'язку електронів у різних стаціонарних станах, стежити за змінами величин енергії зв'язку при зміні взаємодії і характеру взаємодії в конденсованих системах, тобто одержати відомості про енергетичний спектр електронів.

Велике практичне значення має рентгеноспектральний хімічний аналіз елементарного складу речовини. Один з його нових методів (так званий локальний рентгеноспектральний хімічний аналіз) дає змогу визначити елементарний хімічний склад усіх елементів таблиці Менделєєва в мікроскопічних об'ємах близько кубічного мікрометра. У наш час це єдиний метод визначення складу окремих вузлів схем мікроелектроніки, перехідних шарів у приладах квантової електроніки.

На практиці використовують кілька методів рентгеноспектрального і рентгеноструктурного аналізу, а саме: метод Лауе — нерухомий монокристал опромінюється вузьким пучком рентгенівського випромінювання, спектр якого неперервний (суцільний); метод обертового кристала - монокристал, що обертається, опромінюють монохроматичними променями; метод порошків (метод Дебая — Шеррера - Хелла) — полікристалічне тіло опромінюють монохроматичним рентгенівським випромінюванням.

Великого значення набули дослідження рентгенівського випромінювання космічних тіл, які проводяться з штучних супутників. На основі цих досліджень стає можливим визначення складу небесних тіл за їх рентгенівським випромінюванням. Ці дослідження привели до створення рентгенівської астрономії*.

Широкого практичного застосування набула також рентгенівська мікроскопія. Хоч роздільна здатність рентгенівських мікроскопів на 2—3 порядки нижча від роздільної здатності електронних, проте велика проникна здатність рентгенівського випромінювання дає змогу розв'язувати ряд практичних задач металознавства, біології та інших галузей знань.

Застосування

За допомогою рентгенівських променів можна "просвітити" людське тіло, в результаті чого можна отримати зображення кісток, а в сучасних приладах і внутрішніх органів). При цьому використовується той факт, що у міститься переважно в кістках елемента кальцію (Z = 20) атомний номер набагато більше, ніж атомні номери елементів, з яких складаються м'які тканини, а саме водню (Z = 1), вуглецю (Z = 6), азоту (Z = 7), кисню (Z = 8). Крім звичайних приладів, які дають двовимірну проекцію досліджуваного об'єкта, існують комп'ютерні томографи, які дозволяють отримувати об'ємне зображення внутрішніх органів.

Виявлення дефектів у виробах (рейках, зварювальних швах і т. д.) за допомогою рентгенівського випромінювання називається рентгенівської дефектоскопії.

В матеріалознавстві, кристалографії, хімії та біохімії рентгенівські промені використовуються для з'ясування структури речовин на атомному рівні за допомогою дифракційного розсіяння рентгенівського випромінювання ( рентгеноструктурний аналіз). Відомим прикладом є визначення структури ДНК.

Крім того, за допомогою рентгенівських променів може бути визначений хімічний склад речовини. В електронно-променевому Мікрозонд (або ж в електронному мікроскопі) аналізоване речовина опромінюється електронами, при цьому атоми іонізуються і випромінюють характеристичне рентгенівське випромінювання. Замість електронів може використовуватися рентгенівське випромінювання. Цей аналітичний метод називається рентгенофлуоресцентного аналізу.

В аеропортах активно застосовуються рентгенотелевізійних інтроскопи, що дозволяють переглядати вміст ручної поклажі та багажу з метою візуального виявлення на екрані монітора предметів, що представляють небезпеку.

Рентгенотерапія - розділ променевої терапії, що охоплює теорію і практику лікувального застосування рентгенівських променів, що генеруються при напрузі на рентгенівській трубці 20-60 кв і шкірно-фокусній відстані 3-7 см (короткодистанційної рентгенотерапія) або при напрузі 180-400 кв та шкірно-фокусній відстані 30-150 см (дистанційна рентгенотерапія).

Рентгенотерапію проводять переважно при поверхнево розташованих пухлинах і при деяких інших захворюваннях, в тому числі захворюваннях шкіри (ультрам'якої рентгенівські промені Буккі).