Un rol important în determinarea structurii atomului, și anume distribuția cojilor de electroni, a jucat un radiatii descoperit in 1895 de fizicianul german W. Roentgen (1845-1923) și a numit X-ray. Cea mai comună sursă de raze X este un tub cu raze X, în care câmpul electric este puternic electroni accelerați bombarda un anod (un obiectiv metalic realizat din metale grele, cum ar fi W sau Pt), testarea acestuia pe frânare greu. Acest lucru ridică razele X sunt unde electromagnetice cu o lungime de undă de aproximativ 10 -8 12 -10 m. Natura undei de radiație X este demonstrată prin experimente asupra difracției sa discutat în § 182.
O investigare a compoziției spectrale a radiației cu raze X arată că spectrul acesteia are o structură complexă (Figura 306) și depinde atât de energia electronilor, cât și de materialul anodic. Spectrul este o suprapunere a unui spectru continuu, delimitată de partea scurtă a lungimii de undă de un anumit limită. numită granița spectrului continuu și un spectru de linii - un set de linii individuale care apar pe fundalul unui spectru continuu.
Studiile au arătat că natura spectrului continuu este complet independentă de materialul anodului, dar este determinată numai de energia electronilor care bombardează anodul. Un studiu detaliat al proprietăților acestei radiații a arătat că este emis de electroni care bombardează anodul ca urmare a inhibării lor atunci când interacționează cu atomii țintă. Spectrul continuu de raze X este, prin urmare, numit spectrul de frecvențe. Această concluzie este în concordanță cu teoria clasică a radiațiilor, deoarece radiația cu un spectru continuu ar trebui să apară într-adevăr atunci când încărcăturile mișcări sunt decelerate.
Din teoria clasică, totuși, existența unei limite de undă scurtă a spectrului continuu nu urmează. Rezultă din experimente că, cu cât energia cinetică a electronilor cauzează raze X de raze X, cu atât este mai mică lmin. Această circumstanță, precum și existența graniței însăși, se explică prin teoria cuantică. Este evident că energia de limitare a unui cuant corespunde unui astfel de caz de inhibiție, în care toată energia cinetică a unui electron trece în energia unui cuantum,
unde U este diferența de potențial, datorită căruia energia Emax este comunicată electronului. vmax este frecvența care corespunde limitei spectrului continuu. Prin urmare, lungimea de undă a limitei
care corespunde complet datelor experimentale. Măsurarea limitei spectrului continuu de raze X, conform formulei (229.1), poate determina valoarea experimentală a constantei Planck h, care coincide cel mai mult cu datele moderne.
La un efort suficient de mare pentru bombardarea anodului de electroni pe fundalul spectrului continuu, apar linii ascuțite separate - un spectru de linie determinat de materialul anodic și numit spectrul caracteristic al radiației X (radiație).
Comparativ cu spectrul optic al spectrelor de raze X caracteristice de elemente destul de similare și sunt compuse din mai multe serii, notat K, L, M, N și O. Fiecare serie, la rândul său, conține un mic set de linii selectate, desemnate în ordinea descrescătoare a lungimii de undă subscript a, b, g. (K.K., K. G. La.Lb.Lg.). Atunci când mergem de la elemente luminoase la cele grele, structura spectrului caracteristic nu se schimbă, doar întregul spectru se îndreaptă către unde scurte. O caracteristică a acestor spectre este faptul că atomii fiecărui element chimic, indiferent dacă acestea sunt în stare liberă sau sunt într-un compus chimic, posedă anumite inerente numai acest element al spectrului liniei caracteristice radiațiilor. Deci, dacă anodul constă din mai multe elemente, atunci radiația caracteristică cu raze X este impunerea spectrelor acestor elemente.
Luarea în considerare a structurii și a caracteristicilor spectrelor de raze X caracteristice conduce la concluzia că apariția lor este asociată cu procesele care apar în cochilii electronici interni, construiți, de atomi, care au o structură similară.
Să examinăm mecanismul de apariție a seriei de raze X, care este prezentat schematic în Fig. 307.
Să presupunem că sub influența unui electron de înaltă energie externă sau de fotoni vede unul din doi electroni l-shell a atomului. Apoi, în locul său cu electronul poate merge mai departe de coji de bază L, M, N. Aceste tranziții sunt însoțite de o emisie de raze X și apariția liniilor spectrale ale K-seria: Ka (L®K), uscat (M®K), KG (N ®K), etc. Linia cea mai lungă de lungime de undă a seriei K este linia Ka. Liniile de frecvență creșterea numărului de Ka ®Kb ®Kg ca energie eliberată prin trecerea unui electron pe K-shell cu un shell la distanță, crește. Pe de altă parte, intensitatea liniilor din rândul Ka ®Kb ®Kg descrește, deoarece probabilitatea tranzițiilor de electroni din L-shell pe K-coajă de mai mult de scoici mai îndepărtate M și N. K-ceriyasoprovozhdaetsya mod necesar alte serii, deoarece liniile de emisie vacanțele apar în cochilii L, M, care vor fi umplute cu electroni la niveluri mai înalte.
În mod similar, există alte serii, observate, totuși, numai pentru elementele grele. Liniile radiației caracteristice considerate pot avea o structură fină, deoarece nivelele determinate de numărul cuantic principal sunt împărțite în funcție de valorile numerelor orbitale și magnetice cuantice.
Investigând spectrul de raze X al elementelor, fizicianul englez G. Mosely (1887-1915) a stabilit în 1913 o relație numită legea Mosely:
în cazul în care v - rata corespunzătoare liniei caracteristice razelor X, R- Rydberg constanta, constanta de screening s-, m = 1,2, 3. (determină seria de raze X) valori întregi nprinimaet variind de la 1 la (o linie separată determină seria respectivă ). Legea lui Moseley (229.2) este similară cu formula Balmer generalizată (209.3) pentru un atom de hidrogen.
Semnificația ecranării constante este că sarcina (Z - s) e, slăbită de acțiunea de screening a altor electroni, acționează asupra electronului făcând tranziția corespunzătoare unui anumit pinion. De exemplu, pentru linia Ka, s = 1 și legea lui Moseley va fi scrisă în formular
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: