Физика. Строение и физические свойства вещества. Барсуков В.И - 13 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

1.7. РЕНТГЕНОВСКИЕ СПЕКТРЫ. СПЛОШНОЕ
И ХАРАКТЕРИСТИЧЕСКОЕ РЕНТГЕНОВСКОЕ
ИЗЛУЧЕНИЕ. ЗАКОН МОЗЛИ
Оптические спектры весьма сложны, и идентификация элементов по их спектрам требует соблюдение ряда трудно
предусмотримых условий. Кроме того, оптический спектр совершенно меняется, когда атомы вступают в соединение с дру-
гими атомами. Оба эти недостатка не присущи спектрам, возникающим при переходах внутренних, ближайших к ядру элек-
тронов. Эти электроны, движущиеся в многоэлектронных атомах непосредственно в поле ядра, сильно связаны и порождае-
мое ими излучение обладает очень большой частотой, лежащее в рентгеновской области спектра.
В многоэлектронном атоме электроны
K-слоя движутся в поле ядра. Внешние электроны взаимодействуют с ними
слабо. Электроны
L-слоя движутся в поле ядра, экранированного двумя электронами K-слоя, и т.д. Для частот, испускае-
мых при переходе электрона между этими слоями, можно приближённо использовать формулу
−=ν
22
2
,
11
nk
RZ
nk
,
подставив вместо Z «эффективный заряд» (Z – σ), в поле которого движется электрон. Величина σ учитывает экраниров-
ку ядра другими электронами. Таким образом, для переходов
KL → получаем следующую частоту испускаемого при
переходе фотона:
−σ−=ν
22
2
2
1
1
1
)(
KK
ZR , (1.15)
где
K
σ близка к единице, а не к двум, так как переход KL → возможен, если в K-слое имеется одна вакансия, т.е. он содержит
только один электрон.
Аналогично для переходов
LM → , дающих L-серию, можно написать
−σ−=ν
22
2
3
1
2
1
)(
LL
ZR . (1.16)
Большая энергия связи внутренних электронов, являющаяся причиной большой частоты, «жёсткости» соответст-
вующих фотонов, определяет специфические условия возникновения рентгеновских серий. Рентгеновское излучение воз-
никает в результате обстрела вещества быстрыми электронами. Если энергия электронов
eU меньше, чем энергия связи
внутренних электронов, рентгеновское излучение будет испускаться самими этими электронами при их торможении в
веществе. Это – непрерывный или, по аналогии с непрерывным видимым спектром,
белый рентгеновский спектр.
При достаточно большой энергии
eU электронов на этот спектр наложится линейчатый рентгеновский спектр. Его
происхождение следующее. Когда
eU достигнет энергии связи электронов M-слоя, начнётся вырывание электронов M-
слоя ударами быстрых электронов. Образовавшиеся «вакансии» в
M-слое будут заполняться в результате MN → пере-
ходов с испусканием фотонов. Возникает рентгеновская
M-серия. Когда eU достигнет энергии связи L-электронов, нач-
нётся вырывание электронов из
L-слоя, возникнет L-серия. Ещё большее увеличение энергии приведёт к возникновению
K-серии. Таков механизм возникновения линейчатых рентгеновских спектров.
Рентгеновские спектры имеют ряд существенных преимуществ перед оптическими спектрами:
– рентгеновские спектры определяются простой зависимостью частоты серии от атомного номера: из (1.15), (1.16)
следует, что для всех серий
ν является примерно линейной функцией атомного номера. Этот результат соответствует
опыту и носит название
закона Мозли. На рис. 1.10 приведён общий ход зависимости λ/1 для K-, L-, M-серий от атом-
ного номера
Z. Рисунок 1.11 воспроизводит фотографию K-серии для элементов с Z = 34…45. Такая правильность в из-
менении
ν
с ростом Z позволяет с уверенностью определять атомные номера элементов – задача, достаточно трудная при
использовании других методов;

Страницы