Короткохвильова межа гальмівного випромінювання. Закон зміщення

Avatar
Автор Шиховцев Юрій
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

  1. 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 = 3÷ 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.

  1. Побудуйте графік залежності величини sin() від величини 1/UA. Апроксимуйте результат прямою.
  2. За кутом нахилу прямої та формулою (2) визначте постійну Планка. Оцініть похибку, порівнявши з наведеним значенням.

Аналіз даних

.