Fysik
Røntgenspektret
02. juni 2006 af
Harald_Bluetooth (Slettet)
Når man betragter et røngtenspektrum, hvad er K_alfa og K_beta så udtryk for?
Såvidt jeg har forstået, så er de udtryk for den energi der udsendes, når en elektron med højere energiniveau overtager en plads med et lavere energiniveau, og K_alfa og K_beta er disse energidifferenser. Korrigér mig endelig hvis jeg tager fejl - og hvorfor er der alfa og beta? Og hovrledes kan det være, at de er diskontinuerte i forhold til resten af spektret?
Såvidt jeg har forstået, så er de udtryk for den energi der udsendes, når en elektron med højere energiniveau overtager en plads med et lavere energiniveau, og K_alfa og K_beta er disse energidifferenser. Korrigér mig endelig hvis jeg tager fejl - og hvorfor er der alfa og beta? Og hovrledes kan det være, at de er diskontinuerte i forhold til resten af spektret?
Svar #1
02. juni 2006 af Harald_Bluetooth (Slettet)
- og iøvrigt, hvorledes er det at disse toppe kan benyttes i henhold til at beregne afstande mellem atomer i krystaller? Her taler jeg selvfølgelig og Bragg-ligningen, men hvad er toppene udtryk for i denne sammenhæng?
Svar #2
02. juni 2006 af fixer (Slettet)
De til grund liggende fysiske fænomener for røntgenspektre og røntgendiffraktion er forskellige.
Røntgenspektre fremkommer ved at bombardere et stof - f.eks. et metal - med f.eks. elektroner der er tilstrækkeligt energirige til at kunne løsrive en elektron fra et atom (metalion). Idet en elektron fra et højere energiniveau overtager den nu ledige plads udsendes en foton. Der kan kun observeres diskrete værdier af denne fotons energi.
Selve nomenklaturen K_alfa etc. stammer fra gammel tid og matcher blot hovedkvantetallet til de sædvanlige skalbetegnelser K,L,M o.s.v. Her er en ret simpel illustration:
http://isotopes.lbl.gov/xray/
Røntgendiffraktion er et andet fænomen. Røntgenstråling (ja al elektromagnetisk stråling) er elektriske og magnetiske felter der oscillerer vinkelret på udbredelsesretningen af bølgen/fotonen. Når fotoner i røntgenstrålingen kolliderer med stof inducerer det elektriske felt oscillationer i de ladede partikler i stoffet. Disse oscillerende ladninger udsender sekundært fotoner med samme energi som de indkommende. Processen kaldes Rayleighspredning. Bølgerne, som kan associeres med de sekundære fotoner, interfererer afhængigt af den krystallinske struktur. Når de interfererer konstruktivt opstår den situation i hvilken Bragg's ligning beskriver relationen mellem gitterafstande og spredningsvinkler.
Røntgenspektre fremkommer ved at bombardere et stof - f.eks. et metal - med f.eks. elektroner der er tilstrækkeligt energirige til at kunne løsrive en elektron fra et atom (metalion). Idet en elektron fra et højere energiniveau overtager den nu ledige plads udsendes en foton. Der kan kun observeres diskrete værdier af denne fotons energi.
Selve nomenklaturen K_alfa etc. stammer fra gammel tid og matcher blot hovedkvantetallet til de sædvanlige skalbetegnelser K,L,M o.s.v. Her er en ret simpel illustration:
http://isotopes.lbl.gov/xray/
Røntgendiffraktion er et andet fænomen. Røntgenstråling (ja al elektromagnetisk stråling) er elektriske og magnetiske felter der oscillerer vinkelret på udbredelsesretningen af bølgen/fotonen. Når fotoner i røntgenstrålingen kolliderer med stof inducerer det elektriske felt oscillationer i de ladede partikler i stoffet. Disse oscillerende ladninger udsender sekundært fotoner med samme energi som de indkommende. Processen kaldes Rayleighspredning. Bølgerne, som kan associeres med de sekundære fotoner, interfererer afhængigt af den krystallinske struktur. Når de interfererer konstruktivt opstår den situation i hvilken Bragg's ligning beskriver relationen mellem gitterafstande og spredningsvinkler.
Svar #3
02. juni 2006 af mathon
...et eller andet sted har du sikkert et diagram over karakteristiske røntgenlinjer for forskellige grundstoffer for f. eks. Co-27, Ge_32........ Ag-47
bølgelængden i nanometer på den horisontale akse for et kontinuert røntgen-spektrum, som har et par gevaldige "spidse hop" K-alfa og K_beta.
lambda_min=1,24/U,
hvor
lambda: er bølgelængden målt i nanometer (nm)
U: spændingen målt i kilovolt (kV).
Forøges f. eks spændingen i røntgenrøret ændres lambda_min og intensiteten overalt i spektret.
MEN de to karakteristiske linjer K_alfa og K_beta "flytter sig" derimod IKKE.
Anoden udsender åbenbart et stort antal kvanter med en energi, der svarer til disse bølgelængder GANSKE UAFHÆNGIGT af elektronernes energi.
Først Bohrs teori forklarede fænomenet.
De store kvanter røber, at et energispring må være foregået i de nederste energiniveauer (energigabene er jo størst i de nederste niveauer).
Hvis du ser på den simple illustration
fra http://isotopes.lbl.gov/xray/
som omtalt i indlæg #2
og forestiller
dig,
at
den hurtige elektron har været i stand til at fjerne den ene af elektronerne i atomets første energiniveau, der kaldes K-skallen, vil en elektron fra næste niveau, L-skallen, straks udfylde pladsen.
Ved et sådant spring er den effektive kerneladning (Z-1), fordi kernens ladning +Z afskærmes af den resterende ene elektron i den inderste bane.
Bohr kunne beregne bølgelængden af den udsendte stråling efter
1/lambda = (Z-1)^2*R*[1/1^2 - 1/2^2],hvor
R= Rydbergkonstanten (1.097*10^-7*m^-1)
GANSKE UAFHÆNGIGT af elektronernes energi (derfor udtrykket den karakteristiske stråling specifik for hvert enkelt grundstof).
Erstattes i nævneren 2^2 med 3^2giver formlen meget nær bølgelængden for K_beta-linjen, der åbenbart må forklares som virkningen af et spring fra tredje til første niveau.
bølgelængden i nanometer på den horisontale akse for et kontinuert røntgen-spektrum, som har et par gevaldige "spidse hop" K-alfa og K_beta.
lambda_min=1,24/U,
hvor
lambda: er bølgelængden målt i nanometer (nm)
U: spændingen målt i kilovolt (kV).
Forøges f. eks spændingen i røntgenrøret ændres lambda_min og intensiteten overalt i spektret.
MEN de to karakteristiske linjer K_alfa og K_beta "flytter sig" derimod IKKE.
Anoden udsender åbenbart et stort antal kvanter med en energi, der svarer til disse bølgelængder GANSKE UAFHÆNGIGT af elektronernes energi.
Først Bohrs teori forklarede fænomenet.
De store kvanter røber, at et energispring må være foregået i de nederste energiniveauer (energigabene er jo størst i de nederste niveauer).
Hvis du ser på den simple illustration
fra http://isotopes.lbl.gov/xray/
som omtalt i indlæg #2
og forestiller
dig,
at
den hurtige elektron har været i stand til at fjerne den ene af elektronerne i atomets første energiniveau, der kaldes K-skallen, vil en elektron fra næste niveau, L-skallen, straks udfylde pladsen.
Ved et sådant spring er den effektive kerneladning (Z-1), fordi kernens ladning +Z afskærmes af den resterende ene elektron i den inderste bane.
Bohr kunne beregne bølgelængden af den udsendte stråling efter
1/lambda = (Z-1)^2*R*[1/1^2 - 1/2^2],hvor
R= Rydbergkonstanten (1.097*10^-7*m^-1)
GANSKE UAFHÆNGIGT af elektronernes energi (derfor udtrykket den karakteristiske stråling specifik for hvert enkelt grundstof).
Erstattes i nævneren 2^2 med 3^2giver formlen meget nær bølgelængden for K_beta-linjen, der åbenbart må forklares som virkningen af et spring fra tredje til første niveau.
Skriv et svar til: Røntgenspektret
Du skal være logget ind, for at skrive et svar til dette spørgsmål. Klik her for at logge ind.
Har du ikke en bruger på Studieportalen.dk?
Klik her for at oprette en bruger.