Рентгеновские лучи и тормозное излучение в рентгеновской трубке.

Рентге́новское излуче́ние —электромагнитные волны, энергия фотоновкоторых лежит на энергетической шкале междуультрафиолетовым излучением и гамма-излучением, что соответствует длинам волн от10⁻⁴ до 10² Å (от 10⁻¹⁴ до 10⁻⁸ м)

Мягкий рентген характеризуется наименьшей энергией фотона и частотой излучения (инаибольшей длиной волны), а жёсткий рентген обладает наибольшей энергией фотона и частотойизлучения (и наименьшей длиной волны). Жёсткий рентген используется преимущественно в промышленныхцелях.

Если энергия электронов, которые внедряются в вещество, меньше некоторой определённой величины, то возникает только Тормозное излучение.

В электронных рентгеновских трубках свободные электроны возникают вследствие термоэлектронной эмиссии с нагреваемого электрическим током катода. Если между катодом и антикатодом приложено напряжение электроны разгоняются до энергии Попав в вещество антикатода, электроны испытывают сильное торможение и становятся источником электромагнитных волн.

 

Внешний фотоэффект и формула Эйнштейна

Фотоэффе́кт или фотоэлектрический эффект — испускание электронов веществом под действием света или любого другого электромагнитного излучения. В конденсированных (твёрдых и жидких) веществах выделяют внешний и внутренний фотоэффект.

Законы внешнего фотоэффекта:

1)Формулировка 1-го закона фотоэффекта (закона Столетова): Сила фототока прямо пропорциональна плотности светового потока.

2)Максимальная начальная скорость фотоэлектронов не зависит от интенсивности падающего света, а определяется только его частотой.

3)Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, то есть минимальная частота света (зависящая от химической природы вещества и состояния поверхности), ниже которой фотоэффект невозможен.

 

Внешним фотоэффектом (фотоэлектронной эмиссией) называется испускание электронов веществом под действием электромагнитных излучений. Электроны, вылетающие из вещества при внешнем фотоэффекте, называются фотоэлектронами, аэлектрический ток, образуемый ими при упорядоченном движении во внешнем электрическом поле, называется фототоком.

Фотокатод — электрод вакуумного электронного прибора, непосредственно подвергающийся воздействию электромагнитных излучений и эмитирующий электроны под действием этого излучения.

Зависимость спектральной чувствительности от частоты или длины волны электромагнитного излучения называют спектральной характеристикой фотокатода.

Исходя из заявления Эйнштейна, из явления фотоэффекта вытекает, что свет имеет прерывистую структуру: излученная порция световой энергии E = hv сохраняет свою ин­дивидуальность и далее. Поглотиться может лишь вся порция полностью. Эта порция имеет название фотона.

 

Если фотон передает электрону энергию hv, которая является больше или равной величине работы А по удале­нию электрона с поверхности металла, значит, электрон покидает поверхность этого металла. Разность между hv и А приводит к образованию кинетической энергии электрона. Следствие из закона сохранения энергии:

эта формула является уравнением Эйнштейна, которое описывает каждый из законов фотоэффекта. Следствием из уравнения Эйнштейна является то, что кинетическая энергия электрона линейно зависит от частоты v и никак не зависит от интенсивности излучения. Так как общее число электронов n, которые покидают по­верхность металла, пропорционально числу падающих фотонов, значит, величина n оказывается пропорциональной интенсивности падающего излучения.

красная граница

Фотоны и волны Де Бройля

Фото́н (от др.-греч. φῶς, род. пад. φωτός, «свет») — элементарная частица,квант электромагнитного излучения (в узком смысле — света). Это безмассовая частица, способная существовать в вакууме только двигаясь со скоростью света. Электрический заряд фотона также равен нулю. Фотон может находиться только в двух спиновых состояниях с проекцией спина на направление движения (спиральностью) ±1. В физике фотоны обозначаются буквой γ.

В 1924г. Луи де Бройль (французский физик) пришел к выводу, что двойственность света должна быть распространена и на частицы вещества - электроны. Гипотеза де Бройля заключалась в том, что электрон, корпускулярные свойства которого (заряд, масса) изучаются давно, имеет еще и волновые свойства, т.е. при определенных условиях ведет себя как волна.

волны де Бройля

Волны де Бройля, которые иногда называют электронными волнами, не являются электромагнитными.

длина волны де Бройля

Волна де Бройля очень мала

 

Волновая функция.

Всякая микрочастица – это образование особого рода, сочетающее в себе свойства и частицы, и волны. Отличие микрочастицы от волны состоит в том, что она обнаруживается как неделимое целое. Например, никто не наблюдал полэлектрона. В тоже время волну можно разделить на части и затем воспринимать каждую часть в отдельности.

Отличие микрочастицы в квантовой механике от обычной микрочастицы заключается в том, что она не обладает одновременно определенными значениями координат и импульса, поэтому понятие траектории для микрочастицы утрачивает смысл.

Распределение вероятности нахождения частицы в данный момент времени в некоторой области пространства будем описывать волновой функцией (x, y, z,t) (пси-функция). Вероятность dP того, что частица находится в элементе объема dV, пропорциональная и элементу объему dV:

dP = dV.

Физический смысл имеет не сама функция , а квадрат ее модуля – это плотность вероятности. Она определяет вероятность пребывания частицы в данной точке пространства.

Волновая функция является основной характеристикой состояния микрообъектов (микрочастиц). С ее помощью в квантовой механике могут быть вычислены средние значения физических величин, которые характеризуют данный объект, находящийся в состоянии, описываемом волновой функцией .