Кристаллографияның құрылымдық негізі Құрылымдық кристаллографияның элементтері Рентген сәулелерінің физикасы
Рентген сәулесінің затпен әсерлесуі
жүктеу/скачать 2.31 Mb.
|
| Рентген сәулесінің затпен әсерлесуі
Рентген сәулесі затпен әсерлескенде сол затта жұтылады, яғни интенсивтілігі кемиді, фотоэффект құбылысы болады, когерентті шашырайды және комптон эффектісі пайда болады. Рентген сәулесі бір затпен әсерлескенде онда жұтылады. Жұтылған энергияның шамасы жұтылу қабатына, әсерлескен заттың табиғатына және толқын ұзындығына байланысты. Бір заттан өткенде рентген сәулесінің энергиясының азаюы екі процеске байланысты: нақты жұтылады, яғни фотондардың энергиясының бір бөлігі әсерлескен ортаның ішкі энергиясына айналады. рентген сәулесі шашырайды, яғни таралу бағытын өзгертеді. Комптон эффектісі. Бастапқы энергиясы ħ кванттар ағыны с – жылдамдығымен таралатын алғашқы рентген сәулесімен бір бағытта таралсын (5-сурет)
Рентген сәулесінің осылай шашырауын когеренттік емес шашырау дейді де оны алғаш ашқан ғалымның құрметіне Комптон эффектісі дейді. Комптон эффектісі, көпшілік жағдайда, қысқа толқынды сәуленің жеңіл атомды заттардан өткенде байқалады. Элементтің атомдық номері артқан сайын электронның өз ядросымен байлам энергиясы артады да, когеренттік емес шашырау мүмкіншілігі кемиді. Когерентті шашырау. Егер ұзынтолқынды рентген сәулесі затпен әсерлессе онда ол сол заттан шашырайды. Бірақ түскен сәуленің толқын ұзындығы шашыраған сәуленің толқын ұзындығына тең болады. Оның себебі мынада: рентген сәулесінің энергиясы (ħ) заттың ионизациялану энергиясынан (А) кіші болса, сол заттың атомдары еріксіз тербеліске келіп, қосалқы толқын көзіне айналады. Бөлініп шыққан кванттың жиілігі сол затқа әсер еткен кванттың жиілігіндей болады. Рентген сәулесінің осылай шашырауын когерентті шашырау дейді. Рентген сәулесі мен атомның энергиясы өзгермейтін болғандықтан когерентті шашырау биологиялық әсер етпейді. Дегенмен, рентген сәулесінен қорғану жүйесін жасағанда алғашқы сәуленің бағытын ескеру керек. Фотоэффект. Металл бетіне келіп түскен рентген сәулесі өздерінің энергиясы жеткілікті болса, олар электрондармен әсерлеседі. Сонда бөлініп шыққан кванттың кинетикалық энергиясы артып, металдың бетінен шығып қоршаған ортаға тарайды. Осы құбылысты фотоэффект дейді. Фотоэффектінің мынандай үш заңы дәлелденген: Фототоктың интенсивтілігі (І) анодқа келіп түскен электрондар ағынының интенсивтілігіне (І) тура пропорционал болады, яғни Іф.т. kІ, мұндағы k –тұрақты шама, оны сол заттың жарық сезгіштік қасиеті дейді. Осыны фотоэффектің 1-заңы, немесе Столетов заңы дейді. Кванттық процестердегі энергияның сақталу заңына сүйене отырып Эйнштейн фотоэффектінің екінші заңын дәлелдеді. Ол заң фотоэффект үшін Эйнштейн заңы деп аталып былай жазылады: Мұндағы ħ – Планк тұрақтысы, - келіп түскен рентген сәулесінің жиілігі, А – электронды металдан бөліп шығаруға жұмсалатын жұмыс мөлшері, m – электронның массасы, - электрон қозғалысының бастапқы жылдамдығы. Осы заңды былай түсінуге қажет: Келіп түскен рентген сәулесінің энергиясы ( ) электронды металдан шығару жұмысына (А) және оған бастапқы кинетикалық энергия беруге шығындалады. Олай болса электрондар қозғалысының бастапқы жылдамдығы тек қана келіп түскен фотонның жиілігне ғана тәуелді. Жиілік артқан сайын электронның жылдамдығы артады және керсінше, жиілік кемісе жылдамдық соған сәйкес кемиді. Жиіліктің мәні белгілі бір шамаға жеткенде ( 0) фотоэффект құбылысы болмайды, яғни Олай болса ħ А. Мұнда фотонның энергиясы тек қана электронды шығару жұмысын атқаруға ғана жеткілікті, сондықтан электрон қозғалысының жылдамдығы нольге тең болады = 0. Осыған сәйкес келетін жарықтың жиілігін фотоэффект құбылысының қызыл шекарасы, немесе фотоэффектінің үшінші заңы дейді. Рентген сәулесінің жұтылуы Рентген сәулесі кез-келген ортамен әсерлескенде жұтылады.Жұтылған энергия ортаның ішкі энергиясына айналады.Рентген сәулесінің жұтылу процесін түсіндіру үшін интенсивтілік (І) деген ұғымды енгізейік.Рентген сәулесінің интенсивтілігі деп сәуленің таралу бағытына көлденең орналасқан беттің ауданынан 1 секунд ішінде өтетін энергия мөлшерін айтады. Қалыңдығы l пластиканың бетіне монохромат паралель сәулелер ағыны перпендикуляр түссін (4-сурет).Осы пластинаны өзара тең элементар dx қалыңдықтарға бөлейік.Әрбір dx қалыңдықта рентген сәулесінің интенсивтілігі бастапқы шамасымен салыст ырғанда dІх мөлшеріне кемиді, яғни dІх = І0 dх (4)
Мұндағы - жұтылу коэффициенті, ол заттың рентген сәулесін (қалыңдығына тәуелсіз) жұту шамасын сипаттайды; (-) таңбасы сәуле dх қабаттан өткенде интенсивтілігі азаятынын көрсетеді. Бұдан мынадай қортынды туындайды: Өзара тең қабатқа келіп түскен рентген сәулесінің өзара тең интенсивтілігі жұтылады және жұтылу шамасы түскен сәуленің абсолют шамасына тәуелді емес. Осы заңды алғаш ашқан ғалым Бугер болғандықтан, оны Бугер заңы дейді. Рентген сәулесінің сызықты жұтылу коэффициенті әсерлесу затының атомдық номеріне, рентген сәулесінің толқын ұзындығына тәуелді, яғни = k3z4 k-пропорционалдық коэффициент. Өлшем бірлігі [] = [1 см -1] Осы формуланың физикалық мәні мынада: рентген сәулесінің сызықты жұтылу коэффициенті сәуленің 1 см жол өткендегі интенсивтілігінің азаюын көрсетеді. Рентген сәулесінің массалық жұтылу коэффициенті Мұндағы -сәуленің әсерлескен затының тығыздығы. Өлшем бірлігі [] = [1 см22 -1] Массалық жұтылу коэффициенті рентген сәулесінің жұтылуының заттың массасына тәуелді екенін көрсетеді. Мысалы судың, су буының және мұздың массалық жұту коэффициенті бірдей. Сондықтан анықтама кестесінде массалық жұту коэффициентін рентген сәулесінің жұтылуының толқын ұзындығына тәуелді мәнін көрсетеді. Егер сызықты жұту коэффициентін анықтау керек болса, онда -ды сол заттың тығыздығына көбейтеді, яғни =м. жүктеу/скачать 2.31 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|