康普頓視X射線(xiàn)為光子流課件

1、第八章X射線(xiàn) 一、X射線(xiàn)的發(fā)現(xiàn)及特性（一） X射線(xiàn)的發(fā)現(xiàn)1895年11月8日，倫琴發(fā)現(xiàn)。 X射線(xiàn)是波長(zhǎng)極短的電磁波，它不會(huì)被磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)，具有很強(qiáng)的穿透力，而且波長(zhǎng)越短，穿透力越強(qiáng)。0.1nm：軟X射線(xiàn)。（二）若X射線(xiàn)的波動(dòng)性和粒子性波動(dòng)性 X射線(xiàn)在晶體的衍射.布喇格公式2.勞厄照片 每個(gè)亮點(diǎn)為勞厄斑點(diǎn),對(duì)應(yīng)于一組晶面. 斑點(diǎn)的位置反映了對(duì)應(yīng)晶面的方向.由這樣一張照片就可以推斷晶體的結(jié)構(gòu)(連續(xù)譜的X射線(xiàn))3晶體粉末法(單波長(zhǎng)的射線(xiàn)) 每一同心園對(duì)應(yīng)一組晶面,不同的園環(huán)代表不同的晶面陣,環(huán)的強(qiáng)弱反映了晶面上原子的密度大小4(1) X射線(xiàn)的衍射是研究晶體結(jié)構(gòu)有效方法-晶體衍射圖就可以確定晶體內(nèi)部的原子

2、（或分子）間的距離和排列-1915年布拉格父子因此獲諾貝爾物理獎(jiǎng) (2)X射線(xiàn)分析可用來(lái)研究高分子的結(jié)構(gòu) (a) Eu(DBM)3PhenPMMA的廣角X射線(xiàn)衍射圖 (b) Eu(DBM)3Phen的X射線(xiàn)衍射圖粒子性- 康普頓效應(yīng)(1927諾貝爾獎(jiǎng))實(shí)驗(yàn)結(jié)果-除原來(lái)譜線(xiàn)外, 出現(xiàn)波長(zhǎng)變長(zhǎng)的另一條線(xiàn). 波長(zhǎng)改變的數(shù)值與散射角有關(guān), 隨角度的增加而增強(qiáng); 且隨著散射角的增大, 新譜線(xiàn)增強(qiáng),原譜線(xiàn)減弱.理論解釋X射線(xiàn)的光子同電子碰撞的結(jié)果康普頓散射公式-康普頓散射中射線(xiàn)波長(zhǎng)的改變與原波長(zhǎng)無(wú)關(guān), 只與散射角有關(guān)二、 X射線(xiàn)的產(chǎn)生機(jī)制(一)X射線(xiàn)的產(chǎn)生X射線(xiàn)由高速電子打在物體上產(chǎn)生。 X射線(xiàn)由兩部分構(gòu)

3、成，一是波長(zhǎng)連續(xù)變化的連續(xù)譜，它的最小波長(zhǎng)只與外加電壓有關(guān)；另一部分是具有分立波長(zhǎng)的線(xiàn)狀譜，波長(zhǎng)取決于靶材料，稱(chēng)為標(biāo)識(shí)譜、特征譜。 連續(xù)譜，鎢靶，不同的電壓 標(biāo)識(shí)譜：鎢靶和鉬靶，相同的電壓。二.X射線(xiàn)的產(chǎn)生機(jī)制(一)、X射線(xiàn)連續(xù)譜 波長(zhǎng)連續(xù)變化的連續(xù)譜，它的最小波長(zhǎng)只與外加電壓有關(guān)軔致輻射：高速電子打到靶上，受靶的作用而突然減速，其一部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為輻射能放出射線(xiàn)。最小波長(zhǎng)只依賴(lài)于外加電壓V，V越大， 越小，與靶材料無(wú)關(guān)。 (二)、X射線(xiàn)的標(biāo)識(shí)譜1、特點(diǎn)K線(xiàn)系：K：LK；K：MK；K：NK；L線(xiàn)系：L：ML；L：NL；L：OL； X射線(xiàn)由內(nèi)層電子的躍遷所產(chǎn)生。 2. 同X射線(xiàn)有關(guān)的原子能級(jí)。3.

4、 產(chǎn)生X射線(xiàn)標(biāo)識(shí)譜的躍遷的選擇定則3. 莫塞萊定律及原子序數(shù)的測(cè)定 根據(jù)元素X射線(xiàn)在圖上的位置,就可定出該元素的原子序數(shù)三、X射線(xiàn)的吸收小,則吸收小,貫穿能力強(qiáng); Z大則吸收強(qiáng)8.5 康普頓效應(yīng) X射線(xiàn)被散射后，除波長(zhǎng)不改變的部分外，還有波長(zhǎng)變長(zhǎng)的情況出現(xiàn)，這種現(xiàn)象稱(chēng)康普頓效應(yīng)實(shí)驗(yàn)及結(jié)果：康普頓實(shí)驗(yàn)裝置圖圖1 康普頓散射與角度的關(guān)系（）隨角度的增加，新譜線(xiàn)的強(qiáng)度增強(qiáng)，原譜線(xiàn)減弱（）波長(zhǎng)改變的數(shù)值與散射角有關(guān)，即隨角度的增加而增加1.同一波長(zhǎng)的射線(xiàn)在不同散射角被同一物質(zhì)散射:圖2 康普頓散射與原子序數(shù)的關(guān)系（）散射物的原子序數(shù)增加，移動(dòng)的新譜線(xiàn)的強(qiáng)度減弱，原譜線(xiàn)的強(qiáng)度增加（）新譜線(xiàn)的移動(dòng)與散射物

5、的性質(zhì)無(wú)關(guān)2.同一波長(zhǎng)的射線(xiàn)在不同散射角被同一物質(zhì)散射:圖2 康普頓散射與原子序數(shù)的關(guān)系圖2 康普頓散射與原子序數(shù)的關(guān)系圖2 康普頓散射與原子序數(shù)的關(guān)系（）散射物的原子序數(shù)增加，移動(dòng)的新譜線(xiàn)的強(qiáng)度減弱，原譜線(xiàn)的強(qiáng)度增加圖2 康普頓散射與原子序數(shù)的關(guān)系理論解釋康普頓視X射線(xiàn)為光子流，把X射線(xiàn)與自由電子間的作用看作是兩種粒子相互碰撞發(fā)生散射的過(guò)程，因此應(yīng)滿(mǎn)足能量守恒和動(dòng)量守恒。c稱(chēng)為電子的康普頓波長(zhǎng)，具有長(zhǎng)度的量綱幾點(diǎn)說(shuō)明：3實(shí)驗(yàn)表明，隨增加，波長(zhǎng)改變的譜線(xiàn)強(qiáng)度 逐漸減弱，而波長(zhǎng)不變的譜線(xiàn)強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)，這是由于大，電子數(shù)目多，但真正能看成自由電子的只是最外層幾個(gè)，占電子總數(shù)的比例減少了，而光子同結(jié)合牢固的電子碰撞，就如同質(zhì)量較大的原子碰撞，即便波長(zhǎng)改變也是很小，不能觀察所以波長(zhǎng)改變的部分隨增大而增強(qiáng)，而與少數(shù)幾個(gè)自由電子碰撞，由于相對(duì)數(shù)目較少，故波長(zhǎng)不變的部分隨增加而減弱這也就是前面講的相干散射.4. 實(shí)驗(yàn)結(jié)果中，波長(zhǎng)改變的有一較寬的 強(qiáng)度分布，這是由于電子不是靜止的5. 在光子能量低時(shí)，吸收是主要