X射線的基本性質(zhì)

# X射線的基本性質(zhì)

• 發(fā)現(xiàn)： 1895年倫琴
• 產(chǎn)生：高能物質(zhì)轟擊靶物質(zhì)，產(chǎn)生短波長(zhǎng)電磁波

## X射線的波性

• 折射：不明顯，折射率 n = 0.999
• 偏振
• 波長(zhǎng)、能量
• 衍射：晶體衍射

## X射線衍射應(yīng)用：確定晶體的結(jié)構(gòu)

X射線的產(chǎn)生機(jī)理

# 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

注：X射線不是特定波長(zhǎng)的電磁波，而是一個(gè)范圍的電磁波

• 特征峰與轟擊的原子有關(guān)
• 連續(xù)譜：X射線線譜中光滑連續(xù)的線譜

## 連續(xù)譜：軔致輻射

• 短波極限：X射線線譜中的最小的波長(zhǎng)

### 軔致輻射

軔致輻射：由外界的高能物質(zhì)所決定

### 問(wèn)題

1、為什么連續(xù)？

自由電子沒(méi)有能級(jí)，其為連續(xù)的能量，因而在與原子碰撞后也為連續(xù)，所以連續(xù)譜為連續(xù)的

2、為什么存在波長(zhǎng)λ_min？

## 特征峰

與靶原子有關(guān)

原子激發(fā) -> 退激發(fā)

• 原子激發(fā)：內(nèi)層電子躍遷，進(jìn)而產(chǎn)生電子層級(jí)的空穴
• 退激發(fā)：外層電子填補(bǔ)空穴

## 特例物質(zhì)

有些物質(zhì)不能發(fā)生特征X光

有些原子的最大電子躍遷【即基態(tài)電子能量】不能達(dá)到X射線的電磁波能量，如氫原子

康普頓散射

# 康普頓散射

## 現(xiàn)象

## 解釋現(xiàn)象

### 光的粒子性解釋

#### 理論計(jì)算

由相對(duì)論，可得

消去φ，可得

變換可得

等式左側(cè)，可得

等式的右側(cè)，可得

整理，可得

可求出波長(zhǎng)之差Δλ

其中康普頓波長(zhǎng) λ_c

#### 解釋現(xiàn)象

由康普頓公式可解釋 1、2、4的問(wèn)題

## 問(wèn)題

### λ_0的存在？

原因：自由電子的假設(shè)并不都是成立的，X射線既與自由電子發(fā)生碰撞，也可能由原子的內(nèi)層電子發(fā)生碰撞

### 不被電子吸收？

X射線能量較大，電子也要遵循不超越光速，因而只能發(fā)生碰撞，而不是如光電效應(yīng)一樣發(fā)生吸收。

# 例題：康普頓散射

## 例1：與自由電子的碰撞

• 出射光子的最小能量

• 電子的最大動(dòng)能

注意：此為相對(duì)論體系

可得動(dòng)量 E_k 為

## 例2：康普頓散射

求解

結(jié)果為

# 章節(jié)結(jié)語(yǔ)