Короткохвильова межа гальмівного випромінювання. Закон зміщення
Студент магістратури КАУ, факультет фізики.
Завдання роботи:
дослідити явище гальмівного випромінювання та визначити вплив електромагнітного поля на енергію найжорсткіших фотонів.
Обладнання:
рентгенівська камера, гоніометр, набір випромінювальних ламп, набір дифракційних кристалів, ПК.
Програмне забезпечення: PHYWE measure.
Теоретична частина
За детальним описом принципу роботи джерела рентгенівського випромінювання зверніться до теоретичної частини лабораторної роботи з теми “Рентгеноструктурний та рентгеноспектральний аналіз”.
Під час прольоту електронів від катоду до аноду електромагнітне поле надає їм кінетичну енергію:
(1)
де e – заряд електрона, UA – анодна напруга.
При ударі в анод електрони віддають частину кінетичної енергії у вигляді рентгенівського гальмівного випромінювання. Спектр таких хвиль характеризується неперервністю смуги та початком за певного мінімального значення довжини хвилі.
Рис. 1. Характеристичні лінії на фоні гальмівного випромінювання. Зауважте, спектр починається не з нуля, а з порогової границі.
Із закону збереження енергії маємо:
, (2)
де 
– найкоротша довжина хвилі, яка відповідає найбільш енергетичним (жорстким) фотонам, 
м/с – швидкість світла, 
Дж·с – постійна Планка.
Звідси:
. (3)
Це співвідношення називається законом зміщення.
Дифракція рентгенівських променів описується рівнянням Вульфа-Брегга:
,
де d – міжплощинна відстань, θ – кут падіння променя на площину кристала, λ – довжина хвилі монохроматичного випромінювання, n – порядок дифракції (натуральне число).
Хід роботи
- Проведіть вимірювання спектрів випромінювання Cu, як описано в пп. 1–10 лабораторної роботи з теми “Рентгеноструктурний та рентгеноспектральний аналіз”, використавши кристал LiF у кутовому діапазоні θ = 3o ÷ 22o з часовим кроком 2 с та змінною напругою UA = 13 кВ ÷ 33 кВ.
Увага! Випромінювання, що не пройшло дифракцію на кристалі, надто інтенсивне для лічильника. Не встановлюйте малі кути повороту гоніометра надовго.
- Побудуйте графік залежності величини sin(
) від величини 1/UA. Апроксимуйте результат прямою. - За кутом нахилу прямої та формулою (2) визначте постійну Планка. Оцініть похибку, порівнявши з наведеним значенням.
Аналіз даних
.