Рентгеновское излучение (ри)

ПРИНЦИП ПАУЛИ. ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ЭЛЕМЕНТОВ МЕНДЕЛЕЕВА.

Принцип Паули – в одном и том же атоме не может быть 2-х электронов, обладающих одинаковой совокупностью квантовых 4-х чисел или в одном и том же состоянии одновременно не могут находится 2 электрона. Число электронов с данным значением n определяется

2Σ[L=0, n-1](2L+1)=2n(c.2). Совокупность электронов в атоме с одинаковыми значениями n и L, образуют электронную оболочку. Совокупность электронных оболочек с одинаковым значением n,

образуют группу или слой.

Слоям дают следующие наименования:

Рассмотрим заполнение электронами первых двух периодов таблицы Менделеева, начиная с простейшего атома водорода. Каждый последующий элемент будем получать из предыдущего, увеличивая заряд на 1 и добавляя 1 электрон, который будет в месте с минимальной энергией. H (n=1, L=0, m=0, S=1/2) 1S, He (n=1, L=0, m=0, S=1/2, n=1, L=0, m=0, S= - ½) 1S(c.2). На атоме гелия заканчивается постройка k-слоя. У лития – 3-й электрон заполняет S-оболочку слоя лития. Третий электрон у лития слабее связан с ядром. Именно он отвечает за оптические, химические и электрические свойства и называется оптическим (валентным) электроном. Ne – 1S(c.2) 2S(c.2) 2P(c.6). У неона, также как и у атома гелия, внешняя электронная оболочка полностью замкнута – заполнена электронами. Именно этим объясняются особые свойства инертных газов. Т.о. периодическая повторяемость свойств электронов таблицы Менделеева объясняется периодической повторяемостью электронных конфигураций внешних электронных оболочек. Периодическая таблица элементов строится 3-х основных положениях: 1) заряд ядра атома совпадает с порядковым номером элемента в таблице Менделеева. 2) С увеличением числа электронов в атоме каждый последующий электрон занимает доступное ему место с минимумом потенциальной энергии. 3) Распределение электронов по состояниям должно соответствовать принципу Пауля.

81.Рентгеновское излучение — электромагнитные волны, энергия фотонов которых лежит на шкале электромагнитных волн между ультрафиолетовым излучением и гамма-излучением, что соответствует длинам волн от 10⁻² до 10³ Å (от 10⁻¹² до 10⁻⁷ м).^[1]

РЕНТГЕНОВСКОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ (РИ)

РИ обладает большой проникающей способностью, была обнаружена дифракция P лучей на пространственной дифракционной решетке и установлена λ=10(c.-10)м. Т.е. P кванты обладают очень высокой энергией => эти кванты могут испускаться в следствии перехода электронов в атоме между энергетическими состояниями, обладающими большими энергиями. P-трубка состоит из

3-х частей:

вакумированного

стеклянного сосуда с,

катода к, анода или

антикатода А, выполенным из

металлов, атомы которых тяжёлые (обладают

большим количеством энергии электронов) – W,

Pt, Cu. Между К и А прикладывается U~50кВ. Электроны, разогнанные силовым электрическим полем, бомбардируют А, который и испускает РИ

Исследования показали, что Р спектр состоит из сплошного спектра, характеризуемого в области коротких

длин волн, λ0 –

коротковолновая граница

сплошного

спектра, и монохроматический

максимум интенсивности

cλ1, λ2, λ3 и т.д. Исследования показали, что

коротковолновая граница сплошного спектра не зависит от

природы вещества, материала А, но определяется

кинетической энергией электронов, бомбардирующих А, точнее U. При этом λ0=const/U (экспериментально). Объяснение существования λ0 сплошного спектра возможно на основе квантовых представлений. Если электроны, вылетающие из раскаленного К, преобретают в поле с разностью потенциалов U не очень высокую энергию, то при бомбардировании А, они могут оказаться пролетающими вблизи ядра атома. Электростатическое поле ядра тормозит эти электроны, в результате часть кинетической энергии электронов переходит в энергию излучения. mv(c.2)/2=eU. Какая часть энергиии электрона перейдет в энергию излучения зависит от того, как близок электрон пролетает вблизи ядра. В пределе вся энергия электрона переходит в энергию излучения.

Выбитый электрон не может перейти на соседний слоя, т.к. у тяжелых атомов они полностью застроены электронами. Чаще всего выбитый электрон выходит за пределы, атома иногда – на внешний электронный слой, если там есть вакансии. Образовавшаяся вакансия в слое К является энергетически более выгодна для электрона из L-слоя. Происходит переход электрона с L-слоя в К-слой, сопровождающийся излучением Р-кванта. Харак-кие Р спектра содержат небольшое число спектральных линий, которые объединяются в группы, которые называются сериями (K-,L-,M-,N-серия и т.д.). К-серия возникает, если дырка-вакансия образуется в К-слое. У одних атомов эта вакансия заполняется электронами с L, M или N-слоя. Т.е.

К-серия возникает сразу вся. По мере увеличения

частоты Kα, Kp, Kγ. Если электрон перешол с

L-слоя, то в L-слое-дырка=>испускается L-серия.

Р спекрты отличаются простотой; практически сходны

для различных атомов, т.к. структура внешних

электронных слоев у различных атомов почти

одинакова. С увеличением заряда ядра z, Р спектр

смещается в торону кототких длин волн. Физик Мозли установил экспериментально в 1913 году закон √ν=c(z - δ) – закон Мозли. c,δ – некоторые констаты. В соответствии с этим законом частота Kα линии определяется, ν (индекс kα)=R’ (z – 1)(c.2) (1/(1(c.2)) – 1/(2 (c.2))), R’=R*c,

ν (индекс kβ)=R’ (z – 1)(c.2) (1/1(c.2) – 1/3(c.2)),

ν (индекс Lα)=R’ (z – 7,5)(c.2) (1/2(c.2) – 1/3(c.2)), ν =R’(z – δ)(c.2) (1/m(c.2) – 1/n(c.2)). Постоянная δ носит название констаты экранирования. Появление δ в этих соотношениях связано с тем, что переход электронов между внутренними электронными слоями в тяжелых атомах происходят в сильном электростатическом поле вещества, которое существенно ослабляется наличием всех других электронов т.е. экранируются другие электроны.

82.Вынужденное излучение, индуцированное излучение — генерация нового фотона при переходе квантовой системы (атома, молекулы, ядра и т. д.) из возбуждённого в стабильное состояние (меньший энергетический уровень) под воздействием индуцирующего фотона, энергия которого была равна разности энергий уровней. Созданный фотон имеет ту же энергию, импульс, фазу и поляризацию, что и индуцирующий фотон (который при этом не поглощается). Оба фотона являются когерентными.

83.Лазер (англ. laser, акроним от англ. light amplification by stimulated emission of radiation — усиление света посредствомвынужденного излучения), опти́ческий ква́нтовый генера́тор — устройство, преобразующее энергию накачки (световую,электрическую, тепловую, химическую и др.) в энергию когерентного, монохроматического, поляризованного и узконаправленного потока излучения.

Физической основой работы лазера служит квантовомеханическое явление вынужденного (индуцированного) излучения. Излучение лазера может быть непрерывным, с постоянной мощностью, или импульсным, достигающим предельно больших пиковых мощностей. В некоторых схемах рабочий элемент лазера используется в качестве оптического усилителя для излучения от другого источника. Существует большое количество видов лазеров, использующих в качестве рабочей среды все агрегатные состояния вещества. Некоторые типы лазеров, например лазеры на растворах красителей или полихроматические твердотельные лазеры, могут генерировать целый набор частот (мод оптического резонатора) в широком спектральном диапазоне. Габариты лазеров разнятся от микроскопических для ряда полупроводниковых лазеров до размеров футбольного поля для некоторых лазеров на неодимовом стекле. Уникальные свойства излучения лазеров позволили использовать их в различных отраслях наукии техники, а также в быту, начиная с чтения и записи компакт-дисков и заканчивая исследованиями в области управляемого термоядерного синтеза.