Атомная (прикладная) физика

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

• При переходе от легких элементов к тяжелым длины волн уменьшаются.

(На рисунке это показано на основе несколько более современных данных)

9

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Мозли обнаружил, что корни из длины волны любой линии

(например, K ) образуют

арифметическую прогрессию – если элементы должным образом упорядочить.

(Не все элементы были тогда открыты.)

R=10 973 731.5 м-1 –

постоянная Ридберга (известна из спектроскопии)

10

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Для L, M, N серий прослеживается та же закономерность

11

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Мозли:

Это было предположением. Но он подтвердилось результатами прямого измерения Чедвиком заряда ядра для нескольких элементов (1920 г.).

12

Длины волн характеристических линий элементов меняется монотонно с их

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

порядковым номером (зарядом ядра) – в отличие от периодического (на самом деле -- сложного) изменения их физических и химических свойств.

13

• Длины волн характеристических линий элементов меняется монотонно с их

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

порядковым номером (зарядом ядра) – в отличие от периодического (на самом деле -- сложного) изменения их физических и химических свойств.

•Это позволило уточнить порядок следования элементов в периодической системе и найти в ней все имевшиеся пропуски.

•Количественное выражение закона Мозли:

Z – атомный номер элемента, R – постоянная Ридберга;

a и s – величины (практически) постоянные для линий одной серии;

-- длина волны линий излучения этой серии для этого элемента.

14

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

• В частности, для линии K :

Поэтому для этой серии:

Для K -- в последнем знаменателе «32», и т.д.

15

•vk.com/club152685050Спектр характеристического| vk.com/id446425943излучения является «визитной карточкой» элемента, позволяющей однозначно его идентифицировать. Это свойство используется в рентгеноспектральном анализе.

•В этой связи важно, что рентгеновский спектр (в отличие от оптического) не зависит от химического окружения элемента – от вещества, в состав которого он входит.

•Эта особенность, а также монотонный характер зависимости параметров рентгеновских спектров от атомного номера

(как мы теперь знаем)

объясняется тем, что характеристическое рентгеновское излучение создается с участием электронов внутренних оболочек, сильнее всего связанных с ядром.

При этом химические связи определяются внешними электронами.

•Ни существование коротковолновой границы тормозного излучения, ни существование (и, тем более, свойства) характеристического рентгеновского излучения не находят объяснения в рамках классической физики.

16

vk2.com/club152685050.6. Ослабление| vkрентгеновского.com/id446425943 излучения в веществе

Научный интерес и практические применения:
• медицинские;	• технические;	• радиационная защита.

Механизмы ослабления:

•истинное поглощение (перевод энергии в тепловую);

•рассеяние (изменение распространения и, может быть, других параметров).

Для рентгеновских лучей, по сравнению с оптическим излучением, относительный вклад рассеяния в полное ослабление, обычно более высок. Рассеивающие центры – отдельные атомы.

Виды рассеяния:

•упругое (томсоновское) – без изменения длины волны. В т.ч., дифрагированное кристаллами;

•неупругое (комптоновское, рамановское) – с изменением (обычно увеличением) длины волны;

•формирование характеристического излучения (рентгеновская флуоресценция).

1

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Степень ослабления рентгеновских лучей сильно зависит от длины волны. Поэтому измерения проводят с монохроматизированными лучами. →

R – рентгеновская трубка;

Kr – кристалл (монохроматор излучения);

A – изучаемый образец;

Det – детектор.

•Обычно измерения проводятся с узкими лучами – чтобы рассеянное излучение не попадало на детектор.

•В широком потоке излучение может вернуться в поток после многократного рассеяния. Вероятность этого достаточно велика из-за свойства рентгеновских лучей – высокого отношения коэффициентов рассеяния и поглощения.

•Учет этого явления сложен. При расчете радиационной защиты часто

просто домножают расчетную требуемую толщину на 1.5.	2